ES2674568T3 - Navigation control system for a robotic device - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo robótico de limpieza (100) que comprende: un chasis (102) y un armazón externo (104) asegurado al chasis (102) que define una cubierta estructural de una altura que facilita el movimiento del dispositivo robótico de limpieza por debajo de los muebles; unos conjuntos izquierdo y derecho de ruedas motrices principales (112L, 112R) y unos motores eléctricos independientes (114L, 114R) respectivos, montados de manera independiente en combinación con el chasis (102) que se desplaza con el pivotamiento permitido, para un movimiento pivotante con respecto a este en extremos opuestos del diámetro transversal del chasis (102), y que se puede mover entre una posición retraída, sometida al peso del dispositivo robótico de limpieza (100) durante su funcionamiento, y una posición extendida, donde sus ejes de rotación están por debajo del plano inferior del chasis; un sistema de control de navegación (10) que opera de modo que monitorice la actividad de movimiento del dispositivo robótico de limpieza (100) dentro de un área de trabajo definida, donde la actividad de movimiento monitorizada incluye al menos uno de un historial de posiciones del dispositivo robótico de limpieza y una posición instantánea del dispositivo robótico de limpieza (100); y un subsistema de transmisión (12) que incluye un transmisor láser, donde el transmisor láser: se configura de modo que redirija un elemento de transmisión del transmisor láser; se configura de modo que cubra el área de trabajo definida mediante la transmisión de un haz sustancialmente paralelo a una superficie del área de trabajo definida; y está integrado en combinación con un punto elevado de una infraestructura de carcasa del dispositivo robótico de limpieza (100), de modo que ninguna de las características estructurales del dispositivo robótico de limpieza (100) interfiera con el funcionamiento del elemento de transmisión del transmisor láser, donde el limpiador robótico comprende además un sensor de caída de ruedas (124) integrado en combinación con cada uno de los conjuntos de ruedas motrices principales (112L, 112R) y que opera de modo que genere una señal siempre que cualquiera de los conjuntos de ruedas motrices principales (112L, 112R) esté en una posición extendida.A robotic cleaning device (100) comprising: a chassis (102) and an external frame (104) secured to the chassis (102) defining a structural cover of a height that facilitates the movement of the robotic cleaning device below the furniture; left and right sets of main drive wheels (112L, 112R) and respective independent electric motors (114L, 114R), mounted independently in combination with the chassis (102) that moves with the permitted pivot, for a pivoting movement with respect to this at opposite ends of the transverse diameter of the chassis (102), and which can be moved between a retracted position, subject to the weight of the robotic cleaning device (100) during operation, and an extended position, where its axes of rotation are below the lower plane of the chassis; a navigation control system (10) that operates so as to monitor the movement activity of the robotic cleaning device (100) within a defined work area, where the monitored movement activity includes at least one of a position history of the robotic cleaning device and an instantaneous position of the robotic cleaning device (100); and a transmission subsystem (12) that includes a laser transmitter, where the laser transmitter: is configured to redirect a transmission element of the laser transmitter; it is configured to cover the defined work area by transmitting a beam substantially parallel to a surface of the defined work area; and is integrated in combination with a raised point of a housing infrastructure of the robotic cleaning device (100), so that none of the structural characteristics of the robotic cleaning device (100) interferes with the operation of the transmission element of the laser transmitter , where the robotic cleaner further comprises a wheel drop sensor (124) integrated in combination with each of the main driving wheel assemblies (112L, 112R) and operating so as to generate a signal whenever any of the sets of Main drive wheels (112L, 112R) are in an extended position.
Description
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DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de control de navegación para un dispositivo robótico Antecedentes de la invenciónNavigation control system for a robotic device Background of the invention
(1) Campo de la invención(1) Field of the invention
La presente invención se refiere en general a dispositivos robóticos móviles, y más en particular, a un sistema de control de navegación para un dispositivo robótico que funciona bajo la dirección de un algoritmo de control de navegación que monitoriza la actividad de movimiento del dispositivo robótico y utiliza la actividad de movimiento para proporcionar una o más instrucciones de control al dispositivo robótico, el cual, en respuesta a esto, implementa una conducta prevista, p. ej., una o más maniobras básicas y/o patrones de comportamiento para aumentar la eficiencia de la cobertura de dichos dispositivos robóticos para cubrir un área de trabajo definida, p. ej., barrer, pasar la aspiradora en una habitación y/o llevar a cabo un mantenimiento del patio de una residencia.The present invention relates in general to mobile robotic devices, and more in particular, to a navigation control system for a robotic device that operates under the direction of a navigation control algorithm that monitors the movement activity of the robotic device and uses the activity of movement to provide one or more control instructions to the robotic device, which, in response to this, implements an expected behavior, e.g. eg, one or more basic maneuvers and / or behavior patterns to increase the efficiency of coverage of said robotic devices to cover a defined work area, e.g. eg, sweeping, vacuuming in a room and / or performing maintenance of a residence yard.
(2) Descripción de la técnica anterior relacionada(2) Description of related prior art
Los ingenieros robóticos han trabajado durante mucho tiempo en el desarrollo de un método efectivo de limpieza autónomo. Esto ha conducido al desarrollo de dos planteamientos independientes y distintos para los dispositivos robóticos autónomos: (1) limpieza determinista; y (2) limpieza aleatoria.Robotic engineers have long worked on the development of an effective autonomous cleaning method. This has led to the development of two independent and distinct approaches for autonomous robotic devices: (1) deterministic cleaning; and (2) random cleaning.
En la limpieza determinista, donde la tasa de limpieza es igual a la tasa de cobertura y es, por lo tanto, un método de limpieza más eficaz que la limpieza de movimiento aleatorio, el dispositivo robótico autónomo sigue una trayectoria definida, p. ej., una trayectoria de bustrofedón que se calcula de modo que facilite la cobertura completa de limpieza de un área dada al tiempo que elimina la limpieza redundante. La limpieza determinista requiere que el dispositivo robótico tenga un conocimiento preciso de la posición en todo momento, así como también de su historial de posiciones (donde ha estado), que, a su vez, requiere un sistema de posicionamiento sofisticado. Un sistema de posicionamiento adecuado, un sistema de posicionamiento con una precisión adecuada para una limpieza determinista podría depender de sistemas de telemetría láser de exploración, transductores ultrasónicos, un GPS diferencial de portadora de fase u otros métodos sofisticados, tiene de manera habitual un coste exorbitado y requiere mucha mano de obra, que requiere una configuración previa complicada para acomodar las condiciones particulares de cada área a limpiar, p. ej., geometría de la habitación, ubicación de los muebles. Además, los métodos que dependen del posicionamiento global quedan inutilizados de manera habitual por el fallo de cualquier pieza del sistema de posicionamiento.In deterministic cleaning, where the cleaning rate is equal to the coverage rate and is, therefore, a more efficient cleaning method than random motion cleaning, the autonomous robotic device follows a defined path, e.g. eg, a bustrophedron path that is calculated to facilitate complete cleaning coverage of a given area while eliminating redundant cleaning. Deterministic cleaning requires the robotic device to have accurate knowledge of the position at all times, as well as its position history (where it has been), which, in turn, requires a sophisticated positioning system. An adequate positioning system, a positioning system with adequate precision for a deterministic cleaning could depend on scanning laser telemetry systems, ultrasonic transducers, a differential carrier phase GPS or other sophisticated methods, usually has an exorbitant cost and it requires a lot of labor, which requires a complicated previous configuration to accommodate the particular conditions of each area to be cleaned, e.g. eg, room geometry, furniture location. In addition, the methods that depend on the global positioning are rendered unusable by the failure of any part of the positioning system.
Un ejemplo ilustrativo de un dispositivo robótico muy sofisticado (y de coste relativamente elevado) para limpieza determinista es el dispositivo RoboScrub fabricado por Denning Mobile Robotics y Windsor Industries. El dispositivo RoboScrub emplea detectores de sónar y de infrarrojos, sensores de choque y un sistema de navegación láser de alta precisión para definir la trayectoria de limpieza determinista. El sistema de navegación empleado por el dispositivo RoboScrub requiere la colocación de numerosos objetos con códigos de barras grandes en diversas posiciones estratégicas dentro del área a limpiar, y un funcionamiento eficaz del sistema de navegación requiere que al menos cuatro de dichos objetos sean visibles de manera simultánea. Este requisito de accesibilidad limita en la práctica la utilización del dispositivo RoboScrub a áreas abiertas despejadas.An illustrative example of a very sophisticated (and relatively expensive) robotic device for deterministic cleaning is the RoboScrub device manufactured by Denning Mobile Robotics and Windsor Industries. The RoboScrub device uses sonic and infrared detectors, shock sensors and a high precision laser navigation system to define the deterministic cleaning path. The navigation system used by the RoboScrub device requires the placement of numerous objects with large barcodes in various strategic positions within the area to be cleaned, and effective operation of the navigation system requires that at least four of said objects be visible so simultaneous. This accessibility requirement in practice limits the use of the RoboScrub device to clear open areas.
Otros dispositivos robóticos deterministas representativos se describen en las patentes de EE. UU. de n.°s 5.650.072 (Azumi), 5.548.511 (Bancroft), 5.537.017 (Feiten et al.), 5.353.224 (Lee et al.), 4.700.427 (Knepper) y 4.119.900 (Kreimnitz). Estos dispositivos robóticos deterministas representativos tienen, de manera similar, un coste relativamente elevado, requieren una configuración previa con mucha mano de obra y/o están limitados en la práctica a grandes áreas despejadas de configuración geométrica simple (habitaciones cuadradas, rectangulares con poco (o ningún) mueble).Other representative deterministic robotic devices are described in US Pat. UU. No. 5,650,072 (Azumi), 5,548,511 (Bancroft), 5,537,017 (Feiten et al.), 5,353,224 (Lee et al.), 4,700,427 (Knepper) and 4,119,900 ( Kreimnitz). These representative deterministic robotic devices have, similarly, a relatively high cost, require a previous configuration with a lot of labor and / or are limited in practice to large cleared areas of simple geometric configuration (square, rectangular rooms with little (or no) furniture).
Debido a las limitaciones y dificultades inherentes de los sistemas de limpieza puramente deterministas, algunos dispositivos robóticos dependen de planteamientos de limpieza seudodeterministas, tal como la navegación por estima. La navegación por estima consiste en medir de manera continua la rotación exacta de cada rueda motriz (p. ej., utilizando codificadores ópticos rotativos) para calcular de manera continua la posición en ese instante del dispositivo robótico en función de un punto y una orientación iniciales conocidos. Además de las desventajas de tener que comenzar las operaciones de limpieza desde una posición fija con el dispositivo robótico en una orientación específica, las ruedas motrices de los dispositivos robóticos de navegación por estima están casi siempre sometidas a cierto grado de deslizamiento, lo que conduce a errores en el cálculo de la posición real.Due to the limitations and difficulties inherent in purely deterministic cleaning systems, some robotic devices rely on pseudo-deterministic cleaning approaches, such as navigation by esteem. Navigation by estimation consists of continuously measuring the exact rotation of each driving wheel (e.g., using rotary optical encoders) to continuously calculate the position at that moment of the robotic device based on an initial point and orientation known. In addition to the disadvantages of having to start cleaning operations from a fixed position with the robotic device in a specific orientation, the driving wheels of robotic navigation devices by estimate are almost always subject to some degree of slippage, which leads to errors in the calculation of the actual position.
En consecuencia, los dispositivos robóticos de navegación por estima no se consideran en general fiables para operaciones de limpieza de cualquier duración prolongada, lo que da como resultado descuidos del sistema difíciles de resolver, es decir, áreas de la superficie a limpiar que no se limpian. Otros ejemplos representativos de dispositivos robóticos seudodeterministas se describen en las patentes de EE. UU. N.°s 6.255.793 (Peless et al.) y 5.109.566 (Kobayashi et al.).Consequently, robotic navigation devices by estimate are not generally considered reliable for cleaning operations of any prolonged duration, which results in system neglects that are difficult to solve, that is, areas of the surface to be cleaned that are not cleaned. . Other representative examples of pseudodeterminist robotic devices are described in US Pat. UU. No. 6,255,793 (Peless et al.) And 5,109,566 (Kobayashi et al.).
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Un dispositivo robótico que funciona con un movimiento aleatorio, bajo el control de uno o más algoritmos de movimiento aleatorio almacenados en el dispositivo robótico, representa el otro enfoque básico para las operaciones de limpieza que utilizan dispositivos robóticos autónomos. El dispositivo robótico implementa de manera autónoma dicho(s) algoritmo(s) de movimiento aleatorio en respuesta a eventos internos, p. ej., señales generadas por un sistema de sensores, lapso de un período de tiempo (aleatorio o predeterminado). En una habitación típica sin obstáculos, un dispositivo robótico que funciona bajo el control de un algoritmo de movimiento aleatorio proporcionará una cobertura de limpieza aceptable con un tiempo de limpieza suficiente. Comparado con un dispositivo robótico que funciona con un modo de limpieza determinista, un dispositivo robótico que utiliza un algoritmo de movimiento aleatorio debe funcionar durante un período temporal más prolongado para lograr una cobertura de limpieza aceptable.A robotic device that operates with a random movement, under the control of one or more random movement algorithms stored in the robotic device, represents the other basic approach to cleaning operations using autonomous robotic devices. The robotic device autonomously implements said random movement algorithm (s) in response to internal events, e.g. eg, signals generated by a sensor system, span of a period of time (random or predetermined). In a typical unobstructed room, a robotic device that operates under the control of a random movement algorithm will provide acceptable cleaning coverage with sufficient cleaning time. Compared to a robotic device that works with a deterministic cleaning mode, a robotic device that uses a random motion algorithm must work for a longer time period to achieve acceptable cleaning coverage.
Para tener una seguridad elevada de que un dispositivo robótico de movimiento aleatorio ha limpiado un 98% de una habitación libre de obstáculos, el dispositivo robótico de movimiento aleatorio debe trabajar aproximadamente unas cinco veces más que un dispositivo robótico determinista que tiene unos mecanismos de limpieza de tamaño similar y que se mueve aproximadamente a la misma velocidad.To be assured that a robotic random movement device has cleaned 98% of an obstacle-free room, the robotic random movement device must work approximately five times more than a deterministic robotic device that has cleaning mechanisms for Similar size and it moves at approximately the same speed.
No obstante, un área a limpiar que incluya uno o más obstáculos situados de manera aleatoria provoca un marcado aumento en el tiempo de ejecución para que un dispositivo robótico de movimiento aleatorio efectúe un 98% de la cobertura de limpieza. Por lo tanto, aunque el dispositivo robótico de movimiento aleatorio es un medio relativamente económico para limpiar un área de trabajo definida a diferencia de un dispositivo robótico determinista, el dispositivo robótico de movimiento aleatorio requiere un tiempo de limpieza significativamente mayor.However, an area to be cleaned that includes one or more randomly placed obstacles causes a marked increase in runtime for a robotic random movement device to perform 98% of the cleaning coverage. Therefore, although the robotic random movement device is a relatively inexpensive means of cleaning a defined work area as opposed to a deterministic robotic device, the robotic random movement device requires a significantly longer cleaning time.
Existe una necesidad de proporcionar una componente determinista a un dispositivo robótico de movimiento aleatorio para mejorar su eficiencia limpiadora, con el fin de reducir el tiempo de ejecución para que la limpieza robótica de movimiento aleatorio logre un 98% de cobertura de limpieza.There is a need to provide a deterministic component to a robotic random movement device to improve its cleaning efficiency, in order to reduce the runtime for the robotic cleaning of random movement to achieve 98% cleaning coverage.
La solicitud internacional publicada n.° WO 97/41451 expone un sistema de sensores de proximidad y un dispositivo autónomo, similar a una aspiradora, que está provisto de un par de ruedas impulsoras independientes. El dispositivo contiene para la orientación y guiado de proximidad un sistema de microprocesador y un sistema de sónar que comprende al menos un transmisor ultrasónico y un receptor ultrasónico. También se utiliza un sensor táctil mecánico adicional en forma de un parachoques dirigido hacia delante que contiene el transmisor así como las unidades de micrófonos de recepción.Published International Application No. WO 97/41451 discloses a proximity sensor system and an autonomous device, similar to a vacuum cleaner, which is provided with a pair of independent driving wheels. The device contains for guidance and proximity guidance a microprocessor system and a sonar system comprising at least one ultrasonic transmitter and one ultrasonic receiver. An additional mechanical touch sensor is also used in the form of a forward-facing bumper that contains the transmitter as well as the receiving microphone units.
Compendio breve de la invención.Brief summary of the invention.
La presente invención se refiere a un dispositivo robótico de limpieza tal como se presenta en la reivindicación 1. Otras realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes.The present invention relates to a robotic cleaning device as presented in claim 1. Other embodiments are described in the dependent claims.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de control de navegación que mejore la eficiencia de limpieza de un dispositivo robótico añadiendo una componente determinista (en forma de una conducta prescrita mediante un algoritmo de control de navegación) al movimiento aleatorio del dispositivo robótico generado por los modos de comportamiento predeterminados almacenados en el dispositivo robótico.An object of the present invention is to provide a navigation control system that improves the cleaning efficiency of a robotic device by adding a deterministic component (in the form of a behavior prescribed by a navigation control algorithm) to the random movement of the generated robotic device. by the default behavior modes stored in the robotic device.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una unidad de control de navegación que funciona conforme a un algoritmo de control de navegación, que incluye un evento de activación predeterminado que define cuándo el dispositivo robótico implementará la conducta prescrita.Another object of the present invention is to provide a navigation control unit that operates according to a navigation control algorithm, which includes a predetermined activation event that defines when the robotic device will implement the prescribed behavior.
Descripción breve de los dibujosBrief description of the drawings
Se puede tener una comprensión más profunda de la presente invención y de las características y ventajas asociadas de esta, haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considera en conjunto con los dibujos anexos, donde:A deeper understanding of the present invention and the associated features and advantages thereof can be made, referring to the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the accompanying drawings, where:
La figura 1 es una vista superior esquemática de un dispositivo robótico, a modo de ejemplo, que tiene una utilidad particular a la hora de utilizarlo en el sistema de control de navegación de acuerdo con la presente invención.Figure 1 is a schematic top view of a robotic device, by way of example, which has a particular utility when used in the navigation control system according to the present invention.
La figura 2 es un diagrama de bloques del hardware, a modo de ejemplo, para el dispositivo robótico de la figura 1.Figure 2 is a block diagram of the hardware, by way of example, for the robotic device of Figure 1.
La figura 3 es una representación esquemática de un sistema de control de navegación que se puede utilizar con la presente invención, que comprende un subsistema de transmisión y un subsistema de recepción.Figure 3 is a schematic representation of a navigation control system that can be used with the present invention, comprising a transmission subsystem and a reception subsystem.
La figura 4 ilustra una división polar de un área de trabajo definida, en la que opera un dispositivo robótico.Figure 4 illustrates a polar division of a defined work area, in which a robotic device operates.
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La figura 5A ilustra el funcionamiento de un ejemplo preferido de un subsistema de transmisión, que funciona de manera sincronizada con el subsistema de recepción de una implementación preferida del sistema de control de navegación que se puede utilizar con la presente invención.Figure 5A illustrates the operation of a preferred example of a transmission subsystem, which operates synchronously with the receiving subsystem of a preferred implementation of the navigation control system that can be used with the present invention.
La figura 5B ilustra el funcionamiento del subsistema de recepción, que funciona de manera sincronizada con el subsistema de transmisión de la figura 5A.Figure 5B illustrates the operation of the reception subsystem, which operates synchronously with the transmission subsystem of Figure 5A.
La figura 5C ilustra el funcionamiento de otro ejemplo de un subsistema de transmisión, que funciona de manera sincronizada con el subsistema de recepción de un ejemplo preferido del sistema de control de navegación que se puede utilizar en la presente invención.Figure 5C illustrates the operation of another example of a transmission subsystem, which operates synchronously with the receiving subsystem of a preferred example of the navigation control system that can be used in the present invention.
La figura 5D ilustra el funcionamiento del subsistema de recepción, que funciona de manera sincronizada con el subsistema de transmisión de la figura 5C.Figure 5D illustrates the operation of the reception subsystem, which operates synchronously with the transmission subsystem of Figure 5C.
La figura 6A ilustra un ejemplo preferido de un sistema de control de navegación, donde el subsistema de transmisión está integrado en combinación con el dispositivo robótico y el sistema de recepción funciona como una estación base montada contra una pared de un área de trabajo definida.Figure 6A illustrates a preferred example of a navigation control system, where the transmission subsystem is integrated in combination with the robotic device and the reception system functions as a base station mounted against a wall of a defined work area.
La figura 6B ilustra el conjunto de unidades de transmisión, que comprende el subsistema de transmisión del dispositivo robótico de la figura 6A, y de los haces dirigidos representativos que tienen unos patrones de emisión predeterminados.Figure 6B illustrates the set of transmission units, comprising the transmission subsystem of the robotic device of Figure 6A, and of the representative directed beams having predetermined emission patterns.
La figura 6C es una ilustración esquemática de un ejemplo preferido del subsistema de recepción de la figura 6A.Figure 6C is a schematic illustration of a preferred example of the receiving subsystem of Figure 6A.
La figura 7 ilustra un ejemplo de un sistema de control de navegación, donde el subsistema de recepción está integrado en combinación con el dispositivo robótico y el subsistema de transmisión tiene una configuración distribuida.Figure 7 illustrates an example of a navigation control system, where the reception subsystem is integrated in combination with the robotic device and the transmission subsystem has a distributed configuration.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
Haciendo referencia ahora a los dibujos, donde los mismos números de referencia identifican elementos similares o correspondientes en todas las distintas vistas, la figura 1 es una vista superior esquemática de una realización preferida, a modo de ejemplo, de un dispositivo robótico 100 que tiene una utilidad particular en combinación con un sistema de control de navegación 10. La figura 2 es un diagrama de bloques del hardware del dispositivo robótico 100 de la figura 1.Referring now to the drawings, where the same reference numbers identify similar or corresponding elements in all different views, Figure 1 is a schematic top view of a preferred embodiment, by way of example, of a robotic device 100 having a particular utility in combination with a navigation control system 10. Figure 2 is a block diagram of the hardware of the robotic device 100 of Figure 1.
El hardware y los modos de comportamiento (comportamiento de cobertura para operaciones de limpieza; comportamientos de escape para patrones de movimiento transitorios; y comportamiento de seguridad para condiciones de emergencia) del dispositivo robótico 100, que iRobot Corporation de Burlington, MA, bajo la marca comercial ROOMBA fabrica, distribuye y/o comercializa, se describen brevemente en los siguientes párrafos para facilitar una comprensión más profunda del sistema de control de navegación 10. En la solicitud no provisional de patente de EE. UU. pendiente de resolución y de propiedad conjunta con n.° de serie 10/167.851, presentada el 12 de junio de 2002, titulada METHOD AND SYSTEM FOR MULTI-MODE COVERAGE FOR AN AUTONOMOUS ROBOT, y en la solicitud no provisional de patente de EE. UU. con n.° de serie 10/320.729, presentada el 16 de diciembre de 2002, titulada AUTONOMOUS FLOOR-CLEANING DEVICE se pueden encontrar detalles adicionales referidos al hardware y a los modos de comportamiento del dispositivo robótico 100.The hardware and behavior modes (coverage behavior for cleaning operations; escape behaviors for transient movement patterns; and safety behavior for emergency conditions) of robotic device 100, which iRobot Corporation of Burlington, MA, under the brand Commercial ROOMBA manufactures, distributes and / or markets, are briefly described in the following paragraphs to facilitate a deeper understanding of the navigation control system 10. In the non-provisional US patent application. UU. pending resolution and joint ownership with serial number 10 / 167,851, filed on June 12, 2002, entitled METHOD AND SYSTEM FOR MULTI-MODE COVERAGE FOR AN AUTONOMOUS ROBOT, and in the non-provisional US patent application. UU. Serial No. 10 / 320,729, filed on December 16, 2002, entitled AUTONOMOUS FLOOR-CLEANING DEVICE, provides additional details regarding the hardware and behavior modes of the robotic device 100.
En la siguiente descripción del dispositivo robótico 100, la utilización de la terminología "hacia delante"/"delantero" hace referencia a la dirección de movimiento principal (hacia delante) del dispositivo robótico (véase la flecha identificada mediante el carácter de referencia "FM" en la figura 1). El eje delantero/trasero FAx del dispositivo robótico 100 coincide con el diámetro medio del dispositivo robótico 100 que divide el dispositivo robótico 100 en unas mitades izquierda y derecha simétricas, que se definen como los lados dominante y no dominante, respectivamente.In the following description of the robotic device 100, the use of the "forward" / "forward" terminology refers to the main (forward) direction of movement of the robotic device (see the arrow identified by the reference character "FM" in figure 1). The front / rear axle FAx of the robotic device 100 coincides with the average diameter of the robotic device 100 that divides the robotic device 100 into symmetrical left and right halves, which are defined as the dominant and non-dominant sides, respectively.
Dispositivo robóticoRobotic device
El dispositivo robótico 100 tiene una infraestructura de carcasa cilindrica en general, que incluye un chasis 102 y un armazón externo 104 fijado al chasis 102, que define una cubierta estructural de mínima altura (para facilitar el movimiento bajo los muebles). El hardware que comprende el dispositivo robótico 100 se puede clasificar como los elementos funcionales de un sistema de alimentación, un sistema de impulsión, un sistema de sensores, un módulo de control, un conjunto de cepillo lateral, o un sistema de cabezal de limpieza autoajustable, respectivamente, donde todos ellos se integran en combinación con la infraestructura de carcasa. Además de dicho hardware clasificado, el dispositivo robótico 100 incluye además un parachoques delantero 106, que tiene una configuración arqueada en general, y un conjunto de rueda delantera 108.The robotic device 100 has a cylindrical housing infrastructure in general, which includes a chassis 102 and an external frame 104 fixed to the chassis 102, which defines a minimum height structural cover (to facilitate movement under the furniture). The hardware comprising the robotic device 100 can be classified as the functional elements of a power system, a drive system, a sensor system, a control module, a side brush assembly, or a self-adjusting cleaning head system , respectively, where all of them are integrated in combination with the housing infrastructure. In addition to said classified hardware, the robotic device 100 further includes a front bumper 106, which has a generally arched configuration, and a front wheel assembly 108.
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El parachoques delantero 106 (ilustrado como un único componente; como alternativa, un componente de dos segmentos) está integrado en una combinación móvil con el chasis 102 (por medio de unos pares de elementos de soporte desplazables) para extenderse hacia fuera desde este. Siempre que el dispositivo robótico 100 impacte con un obstáculo (p. ej., una pared, un mueble) durante su movimiento, el parachoques 106 se desplaza (comprime) hacia el chasis 102 y vuelve a su posición extendida (operativa) cuando finaliza el contacto con el obstáculo.The front bumper 106 (illustrated as a single component; alternatively, a two-segment component) is integrated in a mobile combination with the chassis 102 (by means of a pair of movable support elements) to extend outwardly from it. Whenever the robotic device 100 impacts with an obstacle (e.g., a wall, a piece of furniture) during its movement, the bumper 106 moves (compresses) towards the chassis 102 and returns to its extended (operational) position when the contact with the obstacle.
El conjunto de rueda delantera 108 está montado en una combinación desplazada con respecto al chasis 102, de modo que el subconjunto de rueda delantera 108 esté en una posición retraída (debido al peso del dispositivo robótico 100) durante las operaciones de limpieza, donde este rota libremente sobre la superficie que se limpia. Cuando el subconjunto de rueda delantera 108 encuentra una caída durante el funcionamiento (p. ej., escaleras que bajan, suelos a dos niveles), el conjunto de rueda delantera 108 se desplaza hasta una posición extendida.The front wheel assembly 108 is mounted in a shifted combination with respect to the chassis 102, so that the front wheel subset 108 is in a retracted position (due to the weight of the robotic device 100) during cleaning operations, where it is rotated freely on the surface to be cleaned. When the front wheel subassembly 108 encounters a fall during operation (e.g., stairs that descend, two-level floors), the front wheel assembly 108 moves to an extended position.
El hardware del sistema de alimentación, que proporciona la energía para alimentar el hardware que funciona con electricidad del dispositivo robótico 100, comprende un juego de baterías recargables 110 (y los cables conductores asociados, no se muestran) que está integrado en combinación con el chasis 102.The power system hardware, which provides the power to power the electrically powered hardware of the robotic device 100, comprises a set of rechargeable batteries 110 (and associated lead wires, not shown) that is integrated in combination with the chassis 102
El sistema de impulsión proporciona el medio que propulsa el dispositivo robótico 100 y hace funcionar los mecanismos de limpieza, p. ej., el conjunto de cepillo lateral y el sistema de cabezal de limpieza autoajustable, durante el movimiento del dispositivo robótico 100. El sistema de impulsión comprende unos conjuntos izquierdo y derecho de ruedas motrices principales 112L, 112R, sus motores eléctricos independientes 114L, 114R asociados, y los motores eléctricos 116, 118 para el funcionamiento del conjunto de cepillo lateral y del subsistema de cabezal de limpieza autoajustable, respectivamente.The drive system provides the means that propels the robotic device 100 and operates the cleaning mechanisms, e.g. eg, the side brush assembly and the self-adjusting cleaning head system, during the movement of the robotic device 100. The drive system comprises left and right sets of main drive wheels 112L, 112R, their independent electric motors 114L, 114R associated, and electric motors 116, 118 for the operation of the side brush assembly and the self-adjusting cleaning head subsystem, respectively.
Los conjuntos de ruedas motrices principales 112L, 112R se montan de manera independiente en una combinación desplazada con respecto al chasis 102 (para tener un movimiento pivotante con respecto a este) en extremos opuestos del diámetro transversal (con respecto al eje delantero trasero FAx) del dispositivo robótico 100 y están en una posición retraída (debido al peso del dispositivo robótico 100) durante su funcionamiento, donde los ejes de rotación son aproximadamente coplanarios con la parte inferior del chasis 102. Si el dispositivo robótico 100 se retira de la superficie que se limpia, los conjuntos de ruedas principales 112L, 112R se desplazan mediante pivotamiento hasta una posición extendida, donde sus ejes geométricos de rotación están por debajo del plano inferior del chasis 102 (en esta posición extendida el módulo de control desconecta de manera automática el juego de baterías recargables 110, que ejecuta uno de los modos de comportamiento de seguridad).The main drive wheel assemblies 112L, 112R are mounted independently in a shifted combination with respect to the chassis 102 (to have a pivotal movement with respect to this) at opposite ends of the transverse diameter (with respect to the front rear axle FAx) of the robotic device 100 and are in a retracted position (due to the weight of the robotic device 100) during operation, where the axes of rotation are approximately coplanar with the bottom of the chassis 102. If the robotic device 100 is removed from the surface it is clean, the main wheel assemblies 112L, 112R are pivoted to an extended position, where their geometric axes of rotation are below the lower plane of the chassis 102 (in this extended position the control module automatically disconnects the set of rechargeable batteries 110, which executes one of the safety behavior modes).
Los motores eléctricos 114L, 114R están acoplados mecánicamente a los conjuntos de ruedas motrices principales 112L, 112R, respectivamente, y funcionan de manera independiente mediante señales de control generadas por el módulo de control como respuesta a la implementación de un modo de comportamiento. El funcionamiento independiente de los motores eléctricos 114L, 114R permite a los conjuntos de ruedas principales 112L, 112R poder: (1) rotar a la misma velocidad en la misma dirección para propulsar el dispositivo robótico 100 en una línea recta, hacia delante o hacia atrás; (2) rotar de manera diferenciada (que incluye la condición donde un conjunto de rueda no rota) para efectuar una serie de patrones de giro a derecha y/o izquierda (en todo un espectro de giros abiertos o cerrados) del dispositivo robótico 100; y (3) rotar a la misma velocidad en direcciones opuestas para hacer que el dispositivo robótico 100 gire en el sitio, es decir, "gire sobre sí mismo", para proporcionar un repertorio extenso de posibilidades de movimiento al dispositivo robótico 100.Electric motors 114L, 114R are mechanically coupled to the main drive wheel assemblies 112L, 112R, respectively, and operate independently by control signals generated by the control module in response to the implementation of a mode of behavior. The independent operation of the 114L, 114R electric motors allows the main wheel assemblies 112L, 112R to: (1) rotate at the same speed in the same direction to propel the robotic device 100 in a straight line, forward or backward ; (2) rotate in a differentiated manner (which includes the condition where a wheel assembly does not rotate) to effect a series of right and / or left turn patterns (over a whole spectrum of open or closed turns) of the robotic device 100; and (3) rotate at the same speed in opposite directions to make the robotic device 100 rotate on the site, that is, "rotate on itself", to provide an extensive repertoire of possibilities of movement to the robotic device 100.
El sistema de sensores comprende una variedad de distintas unidades con sensores que operan de modo que generen señales que controlan las operaciones de los modos de comportamiento del dispositivo robótico 100. El dispositivo robótico 100 descrito incluye unidades de detección de obstáculos 120, unidades de detección de desniveles 122, sensores de caída de ruedas 124, una unidad de seguimiento de obstáculos 126, un detector omnidireccional de paredes virtuales 128, unidades de sensores de parada 130 y unidades de los codificadores de las ruedas principales 132.The sensor system comprises a variety of different units with sensors that operate so as to generate signals that control the operations of the behavior modes of the robotic device 100. The described robotic device 100 includes obstacle detection units 120, detection units of slopes 122, wheel drop sensors 124, an obstacle tracking unit 126, an omnidirectional virtual wall detector 128, stop sensor units 130 and encoder units of the main wheels 132.
Para la realización descrita, las unidades de detección de obstáculos ("choques") 120 son sensores de célula fotoeléctrica de IR montados en combinación con los pares de elementos de soporte desplazables del parachoques delantero 106. Estas unidades de detección 120 operan de modo que generen una o más señales que indican el desplazamiento relativo entre uno o más pares de elementos de soporte siempre que el dispositivo robótico 100 impacte con un obstáculo, de modo que se comprima el parachoques delantero 106. El módulo de control procesa estas señales para determinar un punto aproximado de contacto con el obstáculo, con relación al eje delantero trasero FAx del dispositivo robótico 100 (y el(los) modo(s) de comportamiento a implementar).For the described embodiment, the obstacle detection units ("shocks") 120 are IR photoelectric cell sensors mounted in combination with the pairs of movable support elements of the front bumper 106. These detection units 120 operate so as to generate one or more signals indicating the relative displacement between one or more pairs of support elements whenever the robotic device 100 hits an obstacle, so that the front bumper 106 is compressed. The control module processes these signals to determine a point approximate contact with the obstacle, in relation to the front rear axle FAx of the robotic device 100 (and the mode (s) of behavior to be implemented).
Las unidades de detección de desniveles 122 se montan en combinación con el parachoques delantero 106. Cada unidad de detección de desniveles 122 comprende un par emisor-detector de IR configurado y que opera de modo que establezca un punto focal tal que esa radiación emitida hacia abajo por el emisor se refleje desde la superficie que recorre y se detecte en el detector. Si el detector no detecta la radiación reflejada, es decir, se encuentra una caída, la unidad de detección de desniveles 122 transmite una señal al módulo de control (que hace que se implementen uno o más modos de comportamiento).The slope detection units 122 are mounted in combination with the front bumper 106. Each slope detection unit 122 comprises an IR emitter-detector pair configured and operating so as to establish a focal point such that that radiation emitted downward by the emitter it is reflected from the surface that it travels and is detected in the detector. If the detector does not detect the reflected radiation, that is, a fall is found, the uneven detection unit 122 transmits a signal to the control module (which causes one or more behavior modes to be implemented).
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Un sensor de caída de ruedas 124, tal como un interruptor de contacto, está integrado en combinación con cada uno de los conjuntos de ruedas motrices principales 112L, 112R y el conjunto de rueda delantera 108, y opera de modo que genere una señal siempre que cualquiera de los conjuntos de rueda esté en una posición extendida, es decir, no esté en contacto con la superficie que se recorre (lo que provoca que el módulo de control implemente uno o más modos de comportamiento).A wheel drop sensor 124, such as a contact switch, is integrated in combination with each of the main drive wheel assemblies 112L, 112R and the front wheel assembly 108, and operates so as to generate a signal whenever any of the wheel assemblies is in an extended position, that is, it is not in contact with the surface being traveled (which causes the control module to implement one or more behavior modes).
La unidad de seguimiento de obstáculos 126, para la realización descrita, es un par emisor-detector de IR montado en el lado ‘dominante’ (lado derecho de la figura 1) del dispositivo robótico 100. El par emisor-detector es similar en configuración a las unidades de detección de desniveles 112, pero está situado de modo que el emisor emita la radiación lateralmente desde el lado dominante del dispositivo robótico 100. La unidad 126 opera de modo que transmita una señal al módulo de control siempre que se detecte un obstáculo, como resultado de una radiación reflejada desde el obstáculo y detectada por el detector. El módulo de control, en respuesta a esta señal, hace que se implementen uno o más modos de comportamiento.The obstacle tracking unit 126, for the described embodiment, is an IR emitter-detector pair mounted on the 'dominant' side (right side of Figure 1) of the robotic device 100. The emitter-detector pair is similar in configuration to the uneven detection units 112, but is positioned so that the emitter emits the radiation laterally from the dominant side of the robotic device 100. The unit 126 operates so that it transmits a signal to the control module whenever an obstacle is detected , as a result of radiation reflected from the obstacle and detected by the detector. The control module, in response to this signal, causes one or more behavior modes to be implemented.
Un sistema de detección de paredes virtuales a utilizar conjuntamente con la realización descrita del dispositivo robótico 100 comprende un detector omnidireccional 128 montado sobre el armazón externo 104 y una unidad de transmisión autónoma (no se muestra) que transmite un haz de confinamiento dirigido axialmente. La unidad de transmisión autónoma está situada de modo que el haz de confinamiento emitido bloquee un camino de acceso a un área de trabajo definida, lo que limita de ese modo el dispositivo robótico 100 a operaciones dentro del área de trabajo definida (p. ej., en una entrada para confinar el dispositivo robótico 100 dentro de una habitación específica a limpiar). Tras la detección del haz de confinamiento, el detector omnidireccional 128 transmite una señal al módulo de control (que hace que se implementen uno o más modos de comportamiento para alejar el dispositivo robótico 100 del haz de confinamiento generado por la unidad de transmisión autónoma).A virtual wall detection system to be used in conjunction with the described embodiment of the robotic device 100 comprises an omnidirectional detector 128 mounted on the external frame 104 and an autonomous transmission unit (not shown) that transmits an axially directed confinement beam. The autonomous transmission unit is positioned so that the emitted confinement beam blocks an access path to a defined work area, thereby limiting the robotic device 100 to operations within the defined work area (e.g. , in an entrance to confine the robotic device 100 inside a specific room to be cleaned). Upon detection of the confinement beam, the omnidirectional detector 128 transmits a signal to the control module (which causes one or more modes of behavior to be implemented to move the robotic device 100 away from the confinement beam generated by the autonomous transmission unit).
Una unidad de sensores de parada 130 está integrada en combinación con cada motor eléctrico 114L, 114R, 116, 118 y opera de modo que transmita una señal al módulo de control cuando se detecta un cambio en la corriente del motor eléctrico asociado (que es indicativo de una condición de funcionamiento erróneo en el hardware impulsado correspondiente). El módulo de control opera en respuesta a dicha señal para implementar uno o más modos de comportamiento.A stop sensor unit 130 is integrated in combination with each electric motor 114L, 114R, 116, 118 and operates so that it transmits a signal to the control module when a change in the associated electric motor current is detected (which is indicative of a malfunction in the corresponding driven hardware). The control module operates in response to said signal to implement one or more modes of behavior.
Una unidad de codificador de IR 132 (véase la figura 2) está integrada en combinación con cada conjunto de rueda principal 112L, 112R, y opera de modo que detecte la rotación de la rueda correspondiente y transmita señales correspondientes a esta al módulo de control (la rotación de la rueda se puede utilizar para proporcionar una estimación de la distancia recorrida por el dispositivo robótico 100).An IR encoder unit 132 (see Figure 2) is integrated in combination with each main wheel assembly 112L, 112R, and operates so that it detects the rotation of the corresponding wheel and transmits signals corresponding thereto to the control module ( The wheel rotation can be used to provide an estimate of the distance traveled by the robotic device 100).
El módulo de control comprende la unidad de microprocesamiento 135 ilustrada en la figura 2, que incluye puertos de E/S conectados a los sensores y al hardware controlable del dispositivo robótico 100, un microcontrolador y memorias ROM y RAM. Los puertos de E/S hacen funciones de interfaz entre el microcontrolador y las unidades de sensores y el hardware controlable, transfiriendo señales generadas por las unidades de sensores al microcontrolador y transfiriendo señales de control (instrucciones) generadas por el microcontrolador al hardware controlable para implementar un modo de comportamiento específico.The control module comprises the microprocessing unit 135 illustrated in Figure 2, which includes I / O ports connected to the sensors and controllable hardware of the robotic device 100, a microcontroller and ROM and RAM memories. The I / O ports perform interface functions between the microcontroller and the sensor units and the controllable hardware, transferring signals generated by the sensor units to the microcontroller and transferring control signals (instructions) generated by the microcontroller to the controllable hardware to implement A specific mode of behavior.
El microcontrolador opera de modo que ejecute conjuntos de instrucciones para procesar las señales de los sensores, implementar modos de comportamiento específicos, en función de dichas señales procesadas, y generar señales de control (instrucciones) para el hardware controlable en función de los modos de comportamiento implementados por el dispositivo robótico 100. Los programas de cobertura y control de la limpieza para el dispositivo robótico 100 se almacenan en la ROM de la unidad de microprocesamiento 135, que incluye los modos de comportamiento, los algoritmos de procesamiento de los sensores, los algoritmos de generación de señales de control y un algoritmo de jerarquización para determinar a que modo o modos de comportamiento se les debe dar el control del dispositivo robótico 100. La RAM de la unidad de microprocesamiento 135 se utiliza para almacenar el estado activo del dispositivo robótico 100, que incluye la ID del (de los) modo(s) de comportamiento conforme a los que el dispositivo robótico 100 opera en ese momento y las órdenes del hardware asociadas con estos.The microcontroller operates so that it executes instruction sets to process the sensor signals, implement specific behavior modes, based on said processed signals, and generate control signals (instructions) for the controllable hardware based on the behavior modes implemented by the robotic device 100. The cleaning coverage and control programs for the robotic device 100 are stored in the ROM of the microprocessing unit 135, which includes the behavior modes, the sensor processing algorithms, the algorithms of generating control signals and a hierarchy algorithm to determine which mode or modes of behavior should be given control of the robotic device 100. The RAM of the microprocessing unit 135 is used to store the active state of the robotic device 100 , which includes the ID of the mode (s) of behavior according to those that robotic device 100 operates at that time and the hardware orders associated with them.
El conjunto de cepillo lateral 140 se configura y opera de modo que arrastre materiales particulados en el exterior de la periferia de la infraestructura de carcasa y dirija dichos materiales particulados hacia el sistema de cabezal de limpieza autoajustable. El conjunto de cepillo lateral 140 proporciona al dispositivo robótico 100 la posibilidad de limpiar superficies adyacentes a placas base, cuando el dispositivo robótico opera en un modo de comportamiento de Seguimiento de Obstáculos. Tal como se muestra en la figura 1, el conjunto de cepillo lateral 140 se monta preferentemente en combinación con el chasis 102 en el cuadrante delantero del lado dominante del dispositivo robótico 100.The side brush assembly 140 is configured and operated so as to drag particulate materials outside the periphery of the carcass infrastructure and direct said particulate materials towards the self-adjusting cleaning head system. The side brush assembly 140 provides the robotic device 100 with the ability to clean surfaces adjacent to motherboards, when the robotic device operates in a Obstacle Tracking behavior mode. As shown in Figure 1, the side brush assembly 140 is preferably mounted in combination with the chassis 102 in the front quadrant of the dominant side of the robotic device 100.
El sistema de cabezal de limpieza autoajustable 145, para el dispositivo robótico descrito 100, comprende un conjunto de cepillo de doble etapa y un conjunto aspirador, cada uno de los cuales está alimentado de manera independiente por un motor eléctrico (número de referencia 118 en la figura 1, en realidad identifica dos motores eléctricos independientes, uno para el conjunto de cepillo y uno para el conjunto aspirador). La capacidad deThe self-adjusting cleaning head system 145, for the described robotic device 100, comprises a double stage brush assembly and a vacuum cleaner assembly, each of which is independently powered by an electric motor (reference number 118 in the Figure 1, actually identifies two independent electric motors, one for the brush set and one for the vacuum set). The capacity of
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limpieza del dispositivo robótico 100 se caracteriza habitualmente en términos de la anchura del sistema del cabezal de limpieza 145 (véase el carácter de referencia W en la figura 1).Cleaning of the robotic device 100 is typically characterized in terms of the width of the cleaning head system 145 (see reference character W in Figure 1).
El conjunto de cepillo de doble etapa y la entrada del conjunto aspirador se integran en combinación con una estructura de plataforma, que se monta con posibilidad de pivotar en combinación con el chasis 102 y se integra de manera operativa con el motor del conjunto de cepillo de doble etapa. En respuesta a una reducción predeterminada en la velocidad de rotación del motor del conjunto de cepillo, el motor del conjunto de cepillo proporciona la fuerza impulsora para hacer pivotar la estructura de plataforma con respecto al chasis 102. La estructura de plataforma pivotante proporciona la capacidad de autoajustarse al conjunto de cabezal de limpieza 145, que permite al dispositivo robótico 100 realizar fácilmente la transición entre superficies dispares durante las operaciones de limpieza, p. ej., de superficie alfombrada a superficie desnuda o viceversa, sin suspender la ejecución.The double stage brush assembly and the intake of the vacuum assembly are integrated in combination with a platform structure, which is mounted with the possibility of pivoting in combination with the chassis 102 and is operatively integrated with the brush assembly motor of double stage In response to a predetermined reduction in the rotation speed of the brush assembly motor, the brush assembly motor provides the driving force to swing the platform structure with respect to the chassis 102. The pivoting platform structure provides the ability to self-adjusting to the cleaning head assembly 145, which allows the robotic device 100 to easily transition between disparate surfaces during cleaning operations, e.g. eg, from carpeted surface to bare surface or vice versa, without suspending execution.
El conjunto de cepillo de doble etapa comprende unos cepillos asimétricos de rotación inversa que están situados (delante de la entrada del conjunto aspirador), configurados y operan de modo que dirijan los residuos de material particulado al interior de un cartucho desmontable para el polvo (no se muestra). El posicionamiento, la configuración y el funcionamiento del conjunto de cepillo dirigen de manera simultánea los residuos de material particulado hacia la entrada del conjunto aspirador, de modo que, como resultado del movimiento del dispositivo robótico 100, el conjunto aspirador pueda ingerir posteriormente las partículas que el conjunto de cepillo de doble etapa no barre.The double stage brush assembly comprises asymmetric reverse rotation brushes that are located (in front of the inlet of the vacuum assembly), configured and operated so as to direct the waste of particulate material into a removable dust cartridge (not it shows). The positioning, configuration and operation of the brush assembly simultaneously direct the waste of particulate material towards the entrance of the vacuum assembly, so that, as a result of the movement of the robotic device 100, the vacuum assembly can subsequently ingest the particles that The double stage brush set does not sweep.
El funcionamiento del conjunto aspirador de manera independiente al conjunto de cepillo autoajustable permite que el conjunto aspirador genere y mantenga una mayor fuerza de aspiración utilizando una fuente de alimentación de baterías, de lo que sería posible si el conjunto aspirador funcionara dependiendo del conjunto de cepillo.The operation of the vacuum assembly independently of the self-adjusting brush assembly allows the vacuum assembly to generate and maintain a greater suction force using a battery power source, which would be possible if the vacuum assembly functioned depending on the brush assembly.
Modos de comportamiento del dispositivo robóticoModes of behavior of the robotic device
El dispositivo robótico 100 utiliza diversos modos de comportamiento para limpiar de manera eficiente un área de trabajo definida, donde los modos de comportamiento son capas de sistemas de control que pueden operar en paralelo. La unidad de microprocesamiento 135 opera de modo que ejecute un planteamiento de arbitraje priorizado para identificar e implementar uno o más modos de comportamiento dominantes para cualquier escenario dado en función de las entradas procedentes del sistema de sensores.The robotic device 100 uses various behavior modes to efficiently clean a defined work area, where the behavior modes are layers of control systems that can operate in parallel. The microprocessing unit 135 operates so as to execute a prioritized arbitration approach to identify and implement one or more dominant modes of behavior for any given scenario based on the inputs from the sensor system.
Los modos de comportamiento para el dispositivo robótico 100 descrito se pueden caracterizar como: (1) modos de comportamiento de cobertura; (2) modos de comportamiento de escape; y (3) modos de comportamiento de seguridad. Los modos de comportamiento de cobertura se diseñan principalmente para permitir que el dispositivo robótico 100 lleve a cabo sus operaciones de limpieza de una manera eficiente y eficaz, y los modos de comportamiento de escape y seguridad son modos de comportamiento prioritarios implementados cuando una señal procedente del sistema de sensores indica una alteración en el funcionamiento normal del dispositivo robótico 100, p. ej., se encuentra con un obstáculo, o es probable que se vea alterado, p. ej., una caída detectada.The behavior modes for the robotic device 100 described can be characterized as: (1) coverage behavior modes; (2) escape behavior modes; and (3) modes of safety behavior. The coverage behavior modes are primarily designed to allow the robotic device 100 to carry out its cleaning operations in an efficient and effective manner, and the escape and safety behavior modes are priority behavior modes implemented when a signal from the sensor system indicates an alteration in the normal operation of robotic device 100, p. eg, encounters an obstacle, or is likely to be altered, e.g. eg, a fall detected.
Los modos de comportamiento de cobertura (limpieza) representativos e ilustrativos del dispositivo robótico 100 incluyen: (1) un patrón de Cobertura Localizada; (2) un patrón de Cobertura de Seguimiento de Obstáculos (o de Limpieza de Bordes), y (3) un patrón de Cobertura de Habitaciones. El patrón de Cobertura Localizada hace que el dispositivo robótico 100 limpie un área limitada dentro del área de trabajo definida, p. ej., un área de tránsito intensivo. En un ejemplo preferido, el patrón de Cobertura Localizada se implementa por medio de un algoritmo espiral (aunque se pueden utilizar otros tipos de algoritmos para áreas delimitadas, p. ej., poligonal). El algoritmo espiral, que provoca el movimiento en espiral hacia fuera o en espiral hacia dentro del dispositivo robótico 100 se implementa mediante señales de control procedentes de la unidad de microprocesamiento 135 a los conjuntos de ruedas principales 112L, 112R para cambiar su(s) radio/radios de giro en función del tiempo (lo que aumenta/disminuye de ese modo el patrón de movimiento en espiral del dispositivo robótico 100).Representative and illustrative coverage (cleaning) behavior modes of robotic device 100 include: (1) a Localized Coverage pattern; (2) a pattern of Obstacle Tracking Coverage (or Edge Cleaning), and (3) a Room Coverage pattern. The Localized Coverage pattern causes robotic device 100 to clean a limited area within the defined work area, e.g. eg, an intensive transit area. In a preferred example, the Localized Coverage pattern is implemented by means of a spiral algorithm (although other types of algorithms can be used for delimited areas, e.g. polygonal). The spiral algorithm, which causes the spiraling outward or spiraling movement inside the robotic device 100 is implemented by control signals from the microprocessing unit 135 to the main wheel assemblies 112L, 112R to change its radius (s) / turning radii as a function of time (thereby increasing / decreasing the spiral movement pattern of robotic device 100).
El dispositivo robótico 100 opera en el patrón de Cobertura Localizada durante un período de tiempo predeterminado o aleatorio, en una distancia predeterminada o aleatoria (p. ej., una distancia máxima en espiral) y/o hasta que se produzca un evento específico, p. ej., la activación de una o más de las unidades de detección de obstáculos 120 (colectivamente una condición de transición). Una vez que se produce una condición de transición, el dispositivo robótico 100 puede implementar o realizar una transición a un modo de comportamiento diferente, p. ej., un modo de comportamiento de Línea Recta (en un ejemplo preferido del dispositivo robótico 100, el modo de comportamiento de Línea Recta es un comportamiento por defecto de prioridad baja que propulsa el robot en una línea aproximadamente recta a una velocidad preestablecida de aproximadamente 0.306 m/s) o un modo de comportamiento de Rebote en combinación con un modo de comportamiento de Línea Recta.The robotic device 100 operates in the Localized Coverage pattern for a predetermined or random period of time, at a predetermined or random distance (e.g., a maximum spiral distance) and / or until a specific event occurs, e.g. . eg, the activation of one or more of the obstacle detection units 120 (collectively a transition condition). Once a transition condition occurs, the robotic device 100 can implement or transition to a different mode of behavior, e.g. eg, a Straight Line behavior mode (in a preferred example of the robotic device 100, the Straight Line behavior mode is a low priority default behavior that propels the robot in an approximately straight line at a preset speed of approximately 0.306 m / s) or a Bounce behavior mode in combination with a Straight Line behavior mode.
Si la condición de transición es el resultado de que el dispositivo robótico 100 encuentre un obstáculo, el dispositivo robótico 100 puede adoptar otras acciones en lugar de realizar la transición a un modo de comportamiento diferente. El dispositivo robótico 100 puede implementar de manera momentánea un modo de comportamiento para evitar el obstáculo o escapar de este y reanudar su funcionamiento bajo el control del algoritmo espiral (es decir, continúa describiendo una espiral en la misma dirección). Como alternativa, el dispositivo robótico 100 puede implementar deIf the transition condition is the result of the robotic device 100 encountering an obstacle, the robotic device 100 may take other actions instead of transitioning to a different mode of behavior. The robotic device 100 may momentarily implement a mode of behavior to avoid the obstacle or escape from it and resume operation under the control of the spiral algorithm (i.e., continue to describe a spiral in the same direction). As an alternative, robotic device 100 can implement
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manera momentánea un modo de comportamiento para evitar el obstáculo o escapar de este y reanudar su funcionamiento bajo el control del algoritmo espiral (pero en la dirección opuesta, espiral reflejada).momentarily a mode of behavior to avoid the obstacle or escape from it and resume its operation under the control of the spiral algorithm (but in the opposite direction, reflected spiral).
El patrón de Cobertura de Seguimiento de Obstáculos provoca que el dispositivo robótico 100 limpie el perímetro del área de trabajo definida, p. ej., una habitación delimitada por paredes, y/o el perímetro de un obstáculo (p. ej., un mueble) dentro del área de trabajo definida. Preferentemente, el dispositivo robótico 100 utiliza una unidad de seguimiento de obstáculos 126 para mantener su posición de manera continua con respecto a un obstáculo, p. ej., una pared, un mueble, de modo que el movimiento del dispositivo robótico 100 haga que se desplace adyacente, y de manera simultánea limpie, a lo largo del perímetro del obstáculo. Se pueden utilizar distintas implementaciones de la unidad de seguimiento de obstáculos 126 para implementar el patrón de comportamiento de Seguimiento de Obstáculos.The Obstacle Tracking Coverage pattern causes robotic device 100 to clean the perimeter of the defined work area, e.g. eg, a room delimited by walls, and / or the perimeter of an obstacle (eg, furniture) within the defined work area. Preferably, the robotic device 100 uses an obstacle tracking unit 126 to maintain its position continuously with respect to an obstacle, e.g. eg, a wall, a piece of furniture, so that the movement of the robotic device 100 causes it to move adjacently, and simultaneously clean, along the perimeter of the obstacle. Different implementations of the obstacle tracking unit 126 can be used to implement the Obstacle Tracking behavior pattern.
En un primer ejemplo, la unidad de seguimiento de obstáculos 126 opera de modo que detecte la presencia o ausencia del obstáculo. En un ejemplo alternativo, la unidad de seguimiento de obstáculos 126 opera de modo que detecte un obstáculo y a continuación mantenga una distancia predeterminada entre el obstáculo y el dispositivo robótico 100. En el primer ejemplo, la unidad de microprocesamiento 135 opera, en respuesta a las señalas procedentes de la unidad de seguimiento de obstáculos, de modo que implemente unos pequeños giros CW (en dirección horaria) o CCW (en dirección antihoraria) para mantener su posición con respecto al obstáculo. El dispositivo robótico 100 implementa un pequeño giro CW cuando el dispositivo robótico 100 realiza la transición de detección de obstáculos a no detección (de reflexión a no reflexión) o para implementar un pequeño giro CCW, cuando el dispositivo robótico 100 realiza la transición de no detección a detección (de no reflexión a reflexión). El dispositivo robótico 100 implementa unos comportamientos de giro similares para mantener la distancia predeterminada desde el obstáculo.In a first example, the obstacle tracking unit 126 operates so as to detect the presence or absence of the obstacle. In an alternative example, the obstacle tracking unit 126 operates so as to detect an obstacle and then maintain a predetermined distance between the obstacle and the robotic device 100. In the first example, the microprocessing unit 135 operates, in response to the signals from the obstacle tracking unit, so that it implements small CW (clockwise) or CCW (counterclockwise) turns to maintain its position with respect to the obstacle. The robotic device 100 implements a small CW turn when the robotic device 100 performs the transition from obstacle detection to non-detection (from reflection to non-reflection) or to implement a small CCW turn, when the robotic device 100 performs the non-detection transition to detection (from non reflection to reflection). The robotic device 100 implements similar turning behaviors to maintain the predetermined distance from the obstacle.
El dispositivo robótico 100 opera en el modo de comportamiento de Seguimiento de Obstáculos durante un período de tiempo predeterminado o aleatorio, en una distancia predeterminada o aleatoria (p. ej., una distancia máxima o mínima) y/o hasta que se produzca un evento específico, p. ej., la activación de una o más de las unidades de detección de obstáculos 120 un número de veces predeterminado (colectivamente una condición de transición). En cierto ejemplo, el microprocesador 135 hará que el dispositivo robótico implemente un modo de comportamiento de Alineación tras la activación de las unidades de detección de obstáculos 120 en el modo de comportamiento de Seguimiento de Obstáculos, donde implementa un giro CCW de mínimo ángulo para alinear el dispositivo robótico 100 con el obstáculo.The robotic device 100 operates in the Obstacle Tracking behavior mode for a predetermined or random period of time, at a predetermined or random distance (e.g., a maximum or minimum distance) and / or until an event occurs specific, p. eg, the activation of one or more of the obstacle detection units 120 a predetermined number of times (collectively a transition condition). In a certain example, the microprocessor 135 will cause the robotic device to implement an Alignment behavior mode upon activation of the obstacle detection units 120 in the Obstacle Tracking behavior mode, where it implements a CCW rotation of minimum angle to align the robotic device 100 with the obstacle.
El dispositivo robótico 100 puede utilizar el patrón de Cobertura de Habitaciones para limpiar cualquier área de trabajo definida que esté delimitada por paredes, escaleras, obstáculos u otras barreras (p. ej., una unidad de pared virtual). Un ejemplo preferido del patrón de Cobertura de Habitaciones comprende el modo de comportamiento de Rebote Aleatorio en combinación con el modo de comportamiento de Línea Recta. Inicialmente, el dispositivo robótico 100 se traslada bajo el control del modo de comportamiento de Línea Recta, es decir, un algoritmo de línea recta (los conjuntos de ruedas motrices principales 112L, 112R operan a la misma velocidad de rotación en la misma dirección) hasta que se encuentra con un obstáculo. Tras la activación de una o más de las unidades de detección de obstáculos 120, la unidad de microprocesamiento 135 opera de modo que calcule un rango aceptable de nuevas direcciones en función de la(s) unidad(es) de detección de obstáculos 126 activada(s). La unidad de microprocesamiento 135 selecciona una nueva orientación dentro del rango aceptable e implementa un giro CW o CCW para alcanzar la nueva orientación con un movimiento mínimo. En algunos ejemplos, la orientación del nuevo giro puede estar seguida por un movimiento hacia delante para aumentar la eficiencia de la limpieza del dispositivo robótico 100. La nueva orientación se puede seleccionar de manera aleatoria en todo el rango aceptable de orientaciones, o en función de algún planteamiento estadístico de selección, p. ej., distribución Gaussiana. En otros ejemplos de modo de comportamiento de Cobertura de Habitaciones, la unidad de microprocesamiento 135 se puede programar de modo que cambie las orientaciones de manera aleatoria o en instantes predeterminados, sin entrada desde el sistema de sensores.The robotic device 100 may use the Room Coverage pattern to clean any defined work area that is delimited by walls, stairs, obstacles or other barriers (e.g., a virtual wall unit). A preferred example of the Room Coverage pattern comprises the Random Bounce behavior mode in combination with the Straight Line behavior mode. Initially, the robotic device 100 moves under the control of the Straight Line behavior mode, that is, a straight line algorithm (the main drive wheel assemblies 112L, 112R operate at the same rotation speed in the same direction) until He encounters an obstacle. Upon activation of one or more of the obstacle detection units 120, the microprocessing unit 135 operates so that it calculates an acceptable range of new addresses based on the obstacle detection unit (s) 126 activated ( s). The microprocessing unit 135 selects a new orientation within the acceptable range and implements a CW or CCW turn to achieve the new orientation with minimal movement. In some examples, the orientation of the new turn may be followed by a forward movement to increase the cleaning efficiency of the robotic device 100. The new orientation may be selected randomly over the entire acceptable range of orientations, or depending on some statistical approach to selection, p. eg, Gaussian distribution. In other examples of Room Coverage behavior mode, microprocessing unit 135 can be programmed to change orientations randomly or at predetermined instants, without input from the sensor system.
El dispositivo robótico 100 opera en el modo de comportamiento de Cobertura de Habitaciones durante un período de tiempo predeterminado o aleatorio, en una distancia predeterminada o aleatoria (p. ej., una distancia máxima o mínima) y/o hasta que se produzca un evento específico, p. ej., la activación de las unidades de detección de obstáculos 120 un número de veces predeterminado (colectivamente una condición de transición).The robotic device 100 operates in the Room Coverage behavior mode for a predetermined or random period of time, at a predetermined or random distance (e.g., a maximum or minimum distance) and / or until an event occurs specific, p. eg, the activation of obstacle detection units 120 a predetermined number of times (collectively a transition condition).
Una implementación preferida del dispositivo robótico 100 incluye cuatro modos de comportamiento de escape: un modo de comportamiento de Giro, un modo de comportamiento de Borde, un modo de comportamiento de Caída de Rueda y un modo de comportamiento de Ralentización. Alguien experto en la técnica apreciará que el dispositivo robótico 100 puede utilizar otros modos de comportamiento. Uno o más de estos modos de comportamiento se puede implementar, por ejemplo, en respuesta a un aumento de la corriente en uno de los motores eléctricos 116, 118 del conjunto de cepillo lateral 140 o a que el conjunto de cepillo de doble etapa está por encima de un umbral de parada alto o bajo, el parachoques delantero 106 está en una posición comprimida durante un período de tiempo determinado, la detección de un evento de caída de rueda.A preferred implementation of the robotic device 100 includes four escape behavior modes: a Spin behavior mode, a Edge behavior mode, a Wheel Fall behavior mode, and a Slow behavior behavior mode. Someone skilled in the art will appreciate that the robotic device 100 can use other modes of behavior. One or more of these modes of behavior can be implemented, for example, in response to an increase in the current in one of the electric motors 116, 118 of the side brush assembly 140 or that the double stage brush assembly is above of a high or low stop threshold, the front bumper 106 is in a compressed position for a certain period of time, the detection of a wheel fall event.
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En el modo de comportamiento de Giro, el dispositivo robótico 100 gira en el sitio en una dirección aleatoria, comenzando a una velocidad mayor (p. ej., el doble de la velocidad normal de giro) y disminuyendo hasta una velocidad menor (la mitad de la velocidad normal de giro), es decir, pequeños giros de pánico y grandes giros de pánico, respectivamente. Los pequeños giros de pánico están preferentemente en el rango de 45° a 90°, los grandes giros de pánico están preferentemente en el rango de 90° a 270°. El modo de comportamiento de Giro evita que el dispositivo robótico 100 se quede atascado en obstáculos de la habitación, p. ej., un sitio alto en la alfombra, una base de lámpara inclinada, se quede atascado debajo de obstáculos de la habitación, p. ej., debajo de un sofá o de quedar atrapado en un área confinada.In the Spinning behavior mode, the robotic device 100 rotates at the site in a random direction, starting at a higher speed (e.g., twice the normal turning speed) and decreasing to a lower speed (half of normal spin speed), that is, small panic spins and large panic spins, respectively. The small panic spins are preferably in the range of 45 ° to 90 °, the large panic spins are preferably in the range of 90 ° to 270 °. Turning mode prevents the robotic device 100 from getting stuck in obstacles in the room, e.g. eg, a high place on the carpet, a slanted lamp base, gets stuck under obstacles in the room, e.g. eg, under a sofa or being trapped in a confined area.
En el modo de comportamiento de Borde se sigue el borde de un obstáculo hasta que haya girado un número predeterminado de grados, p. ej., 60°, sin la activación de ninguna de las unidades de detección de obstáculos 120, o hasta que el dispositivo robótico haya girado un número predeterminado de grados, p. ej., 170°, desde el inicio del modo de comportamiento de Borde. El modo de comportamiento de Borde permite que el dispositivo robótico 100 se mueva a través de las aberturas más pequeñas posibles para escapar de áreas confinadas.In the Edge behavior mode, the edge of an obstacle is followed until a predetermined number of degrees has been rotated, e.g. eg, 60 °, without activating any of the obstacle detection units 120, or until the robotic device has rotated a predetermined number of degrees, e.g. eg 170 °, from the beginning of the Edge behavior mode. The Edge behavior mode allows robotic device 100 to move through the smallest possible openings to escape from confined areas.
En el modo de comportamiento de Caída de Rueda, el microprocesador 135 invierte la dirección de los conjuntos de ruedas motrices principales 112L, 112R de manera momentánea, posteriormente los detiene. Si se desactiva el sensor de caída de rueda 124 activado dentro de un período de tiempo predeterminado, el microprocesador 135, a continuación, vuelve a implementar el modo de comportamiento que se estaba ejecutando antes de la activación del sensor de caída de rueda 124.In the Wheel Drop behavior mode, the microprocessor 135 reverses the direction of the main drive wheel assemblies 112L, 112R momentarily, then stops them. If the activated wheel drop sensor 124 is deactivated within a predetermined period of time, the microprocessor 135 then re-implements the mode of behavior that was being executed before the activation of the wheel drop sensor 124.
En respuesta a ciertos eventos, p. ej., la activación de un sensor de caída de rueda 124 o de un detector de desnivel 122, se implementa el modo de comportamiento de Ralentización para disminuir la velocidad del dispositivo robótico 100 a lo largo de una distancia predeterminada y a continuación aumentarla de nuevo hasta su velocidad normal de funcionamiento.In response to certain events, p. For example, the activation of a wheel drop sensor 124 or an unevenness detector 122, the Slowdown behavior mode is implemented to decrease the speed of the robotic device 100 over a predetermined distance and then increase it again until its normal operating speed.
Cuando el subsistema de sensores detecta una situación de seguridad, p. ej., una serie de paradas del cepillo o las ruedas que hacen que los motores eléctricos correspondientes se desactiven por ciclos temporalmente, la activación de un sensor de caída de rueda 124 o un sensor de detección de desnivel 122 durante un período de tiempo mayor que el predeterminado, se hace pasar al dispositivo robótico 100 a un estado apagado. Además, puede generar una alarma audible.When the sensor subsystem detects a security situation, p. For example, a series of brush stops or wheels that cause the corresponding electric motors to be temporarily deactivated, the activation of a wheel drop sensor 124 or a slope detection sensor 122 for a period of time greater than the default, the robotic device 100 is brought to a shutdown state. In addition, it can generate an audible alarm.
La descripción anterior de los modos de comportamiento del dispositivo robótico 100 pretende ser representativa de los tipos de modos de funcionamiento que se pueden implementar mediante el dispositivo robótico 100. Alguien experto en la técnica apreciará que los modos de comportamiento descritos anteriormente se pueden implementar en otras combinaciones y/o circunstancias.The above description of the modes of behavior of the robotic device 100 is intended to be representative of the types of modes of operation that can be implemented by the robotic device 100. Someone skilled in the art will appreciate that the modes of behavior described above can be implemented in others. combinations and / or circumstances.
Sistema de control de navegaciónNavigation control system
La figura 3 es una representación esquemática de un sistema de control de navegación 10 para su utilización en combinación con un dispositivo robótico 100, con el fin de mejorar su eficiencia de limpieza añadiendo una componente determinista (en forma de una señal de control que controla de manera remota el movimiento del dispositivo robótico 100) a los algoritmos de movimiento, que incluye el movimiento aleatorio, implementado de manera autónoma mediante el dispositivo robótico 100. El sistema de control de navegación 10 comprende un subsistema de transmisión 12 y un subsistema de recepción 20 que operan conforme a la dirección de un algoritmo de control de navegación. El algoritmo de control de navegación incluye una definición de un evento de activación predeterminado. Las características y propiedades específicas del subsistema de transmisión 12 y el subsistema de recepción 20 dependen de si el subsistema particular está integrado en combinación con el dispositivo robótico 100, o funciona a modo de "estación base" para el sistema de control de navegación 10.Figure 3 is a schematic representation of a navigation control system 10 for use in combination with a robotic device 100, in order to improve its cleaning efficiency by adding a deterministic component (in the form of a control signal that controls remote movement of the robotic device 100) to the movement algorithms, which includes random movement, implemented autonomously by the robotic device 100. The navigation control system 10 comprises a transmission subsystem 12 and a reception subsystem 20 that operate according to the direction of a navigation control algorithm. The navigation control algorithm includes a definition of a predetermined activation event. The specific characteristics and properties of the transmission subsystem 12 and the reception subsystem 20 depend on whether the particular subsystem is integrated in combination with the robotic device 100, or operates as a "base station" for the navigation control system 10.
Descrito, grosso modo, el sistema de control de navegación 10 opera, conforme a la dirección del algoritmo de control de navegación, de modo que monitorice la actividad de movimiento del dispositivo robótico 100 dentro del área de trabajo definida. En un ejemplo preferido, la actividad de movimiento monitorizada se define en términos del "historial de posiciones" del dispositivo robótico 100, tal como se describe con mayor detalle a continuación. En otro ejemplo, la actividad de movimiento monitorizada se define en términos de la "posición instantánea" del dispositivo robótico 100, tal como se define con mayor detalle a continuación.Described, roughly, the navigation control system 10 operates, according to the direction of the navigation control algorithm, so as to monitor the movement activity of the robotic device 100 within the defined work area. In a preferred example, the monitored motion activity is defined in terms of the "position history" of the robotic device 100, as described in greater detail below. In another example, the monitored motion activity is defined in terms of the "instantaneous position" of the robotic device 100, as defined in greater detail below.
El evento de activación predeterminado es una ocurrencia o condición específica en la actividad de movimiento del dispositivo robótico 100. Después de que se produzca el evento de activación predeterminado, el sistema de control de navegación 10 opera de modo que genere y comunique una señal de control al dispositivo robótico 100. En respuesta a la señal de control, el dispositivo robótico 100 opera de modo que implemente o ejecute una conducta prescrita por la señal de control, es decir, la conducta prescrita. Esta conducta prescrita representa una componente determinista de la actividad de movimiento del dispositivo robótico 100.The predetermined activation event is a specific occurrence or condition in the movement activity of the robotic device 100. After the predetermined activation event occurs, the navigation control system 10 operates so as to generate and communicate a control signal. to the robotic device 100. In response to the control signal, the robotic device 100 operates so that it implements or executes a behavior prescribed by the control signal, that is, the prescribed behavior. This prescribed behavior represents a deterministic component of the movement activity of the robotic device 100.
En el ejemplo preferido del sistema de control de navegación 10 en función del historial de posiciones, el sistema 10 se configura y opera de modo que cree una "división" de cualquier área de trabajo definida, donde el dispositivoIn the preferred example of the navigation control system 10 based on the position history, the system 10 is configured and operated so as to create a "division" of any defined work area, where the device
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robótico 100 deba operar, p. ej., una habitación a limpiar. División se utiliza en la presente en el sentido de que el área de trabajo definida está segmentada en un conjunto de celdas individuales, las cuales pueden o no tener el mismo tamaño. Por ejemplo, la figura 4 ilustra, a modo de ejemplo, la división polar de un área de trabajo definida en un conjunto de celdas individuales C (los caracteres de referencia BSt identifican la "estación base") de tamaños desiguales. La posición de cada celda C (en términos de su centro) se identifica en términos de las coordenadas polares (r, 0), referenciadas a la estación base BSt como el origen (0, 0). Un mapa reticulado de las celdas C que comprende el área de trabajo definida se almacena en la memoria del sistema de control de navegación 10. Alguien experto en la técnica apreciará que el sistema de control de navegación 10 puede utilizar otros sistema de coordenadas, p. ej., un sistema de coordenadas plano cartesiano, para definir la posición de las celdas individuales C dentro del área de trabajo predeterminada.robotic 100 should operate, p. eg, a room to clean. Division is used herein in the sense that the defined work area is segmented into a set of individual cells, which may or may not be the same size. For example, Figure 4 illustrates, by way of example, the polar division of a defined work area into a set of individual cells C (the reference characters BSt identify the "base station") of unequal sizes. The position of each cell C (in terms of its center) is identified in terms of the polar coordinates (r, 0), referenced to the base station BSt as the origin (0, 0). A crosslinked map of the cells C comprising the defined work area is stored in the memory of the navigation control system 10. Someone skilled in the art will appreciate that the navigation control system 10 can use other coordinate systems, e.g. eg, a Cartesian plane coordinate system, to define the position of individual cells C within the predetermined work area.
Preferentemente, el sistema de control de navegación 10 opera de modo que defina el tamaño de las celdas individuales C, de manera que las dimensiones de longitud y anchura de una celda individual C no sean mayores que una mitad de la anchura (W) del sistema de cabezal de limpieza 145 del dispositivo robótico 100 (véase la figura 1 y el análisis anterior correspondiente).Preferably, the navigation control system 10 operates so as to define the size of the individual cells C, so that the length and width dimensions of an individual cell C are not greater than one half of the width (W) of the system of cleaning head 145 of robotic device 100 (see Figure 1 and the corresponding previous analysis).
El sistema de control de navegación 10 opera de modo que genere un historial de posiciones del dispositivo robótico 100 dentro del área de trabajo definida en términos de dichas celdas individuales C (con el fin de minimizar los requisitos de memoria para el almacenamiento del historial de posiciones). El historial de posiciones comprende un conjunto de posiciones instantáneas y discretas (en términos de celdas individuales C) del dispositivo robótico 100 a lo largo de un intervalo de tiempo, donde el intervalo de tiempo es una variable que depende de la "condición de activación" del algoritmo de control de navegación implementado mediante el sistema de control de navegación 10.The navigation control system 10 operates so as to generate a position history of the robotic device 100 within the defined work area in terms of said individual cells C (in order to minimize the memory requirements for the storage of the position history ). The position history comprises a set of instantaneous and discrete positions (in terms of individual cells C) of the robotic device 100 over a time interval, where the time interval is a variable that depends on the "activation condition" of the navigation control algorithm implemented by the navigation control system 10.
Cada posición instantánea y discreta del dispositivo robótico 100 se determina operando el subsistema de transmisión 12 que transmite un conjunto de haces direccionales y operando el subsistema de recepción 20 de modo que detecte uno o más de dichos haces direccionales y procese un parámetro de señal del (de los) hace(s) detectado(s) para determinar un parámetro de rumbo absoluto y un parámetro de distancia, entre el subsistema de transmisión 12 y el subsistema de recepción 20 en un instante de tiempo. Cada par de parámetros de rumbo y distancia establece una posición instantánea y discreta del dispositivo robótico 100. Para el ejemplo de ‘historial de posiciones’ preferido, el sistema de control de navegación 10 opera de modo que correlacione cada posición instantánea y discreta con una celda individual C del mapa reticulado. Un conjunto de pares de rumbo y posición, es decir, un conjunto de posiciones instantáneas durante un intervalo de tiempo define un conjunto de celdas C, que se identifican en el subsistema de recepción 20 como el historial de posiciones del dispositivo robótico 100 para el intervalo de tiempo.Each instantaneous and discrete position of the robotic device 100 is determined by operating the transmission subsystem 12 that transmits a set of directional beams and operating the reception subsystem 20 so that it detects one or more of said directional beams and processes a signal parameter of ( of the (s) detected to determine an absolute heading parameter and a distance parameter, between the transmission subsystem 12 and the reception subsystem 20 in an instant of time. Each pair of heading and distance parameters establishes an instantaneous and discrete position of the robotic device 100. For the preferred 'position history' example, the navigation control system 10 operates so that it correlates each instantaneous and discrete position with a cell. individual C of the crosslinked map. A set of heading and position pairs, that is, a set of instantaneous positions during a time interval defines a set of cells C, which are identified in the receiving subsystem 20 as the position history of the robotic device 100 for the interval of time.
En un ejemplo preferido del sistema de control de navegación 10 en función de la posición instantánea, el sistema 10 procesa cada posición instantánea y discreta tal como se establece, conforme al control del algoritmo de control de navegación, para determinar si dicha posición instantánea y discreta es el evento de activación predeterminado definido mediante el algoritmo de control de navegación.In a preferred example of the navigation control system 10 based on the instantaneous position, the system 10 processes each instantaneous and discrete position as established, in accordance with the control of the navigation control algorithm, to determine whether said instantaneous and discrete position is the default activation event defined by the navigation control algorithm.
En un ejemplo avanzado del sistema de control de navegación 10, el sistema 10 se configura y opera de manera adicional de modo que determine un vector de traslación (que indica la dirección de movimiento del dispositivo robótico 100 dentro de una celda individual C o en la posición instantánea y discreta) en cada instante de tiempo. Estos vectores de traslación se pueden almacenar en memoria junto con las celdas C correspondientes como un componente del historial de posiciones del dispositivo robótico 100.In an advanced example of the navigation control system 10, the system 10 is further configured and operated so as to determine a translation vector (indicating the direction of movement of the robotic device 100 within an individual cell C or in the instantaneous and discrete position) at each instant of time. These translation vectors can be stored in memory together with the corresponding C cells as a component of the position history of the robotic device 100.
El sistema de control de navegación 10 opera además, conforme a la dirección del algoritmo de control de navegación, de modo que genere y comunique una señal de control al dispositivo robótico 100, siempre que el sistema de control de navegación 100 lleve a cabo el evento de activación predeterminado. En respuesta a cualquiera de dichas señales de control, el dispositivo robótico 100 se configura y opera de modo que inicie una conducta prescrita. La conducta prescrita comprende la componente determinista añadida a la actividad de movimiento del movimiento aleatorio del dispositivo robótico 100 por medio del sistema de control de navegación 10.The navigation control system 10 also operates, in accordance with the direction of the navigation control algorithm, so that it generates and communicates a control signal to the robotic device 100, provided that the navigation control system 100 carries out the event default activation. In response to any of said control signals, the robotic device 100 is configured and operated so as to initiate a prescribed behavior. The prescribed behavior comprises the deterministic component added to the movement activity of the random movement of the robotic device 100 by means of the navigation control system 10.
En una implementación posible de la invención, la conducta prescrita del dispositivo robótico 100 comprende una o más maniobras básicas, tales como giros CW y CCW, movimiento hacia delante o hacia atrás, disminución de la velocidad, aumento de la velocidad y parada. Los giros CW y/o CCW se pueden implementar utilizando las técnicas de giro del dispositivo robótico 100 descritas anteriormente, y los ángulos de giro pueden ser, por ejemplo, a lo largo de un espectro de 360° a intervalos predeterminados, p. ej., de 5° o 10°. Como alternativa, o además, los giros CW y/o CCW pueden ser hasta una orientación azimutal específica (referenciada a la estación base como el origen) donde el sistema de control de navegación 10 se configura y opera de modo que el vector de traslación sea una variable que se puede determinar. De estas maniobras básicas, el movimiento hacia delante (en línea recta) es habitualmente la maniobra a la que vuelve (implementa) automáticamente por defecto el dispositivo robótico 100 una vez que se han completado una o más de las demás maniobras básicas.In a possible implementation of the invention, the prescribed behavior of the robotic device 100 comprises one or more basic maneuvers, such as CW and CCW turns, forward or backward movement, speed decrease, speed increase and stop. The CW and / or CCW turns can be implemented using the rotation techniques of the robotic device 100 described above, and the rotation angles can be, for example, over a 360 ° spectrum at predetermined intervals, e.g. eg, 5th or 10th. Alternatively, or in addition, the CW and / or CCW turns can be up to a specific azimuthal orientation (referenced to the base station as the origin) where the navigation control system 10 is configured and operated so that the translation vector is A variable that can be determined. Of these basic maneuvers, forward movement (in a straight line) is usually the maneuver to which the robotic device 100 automatically returns (implements) by default once one or more of the other basic maneuvers have been completed.
En otra posible implementación de la invención, la conducta prescrita del dispositivo robótico 100 comprende uno o más de los modos de comportamiento descritos en la presente. En otra posible implementación más de la invención,In another possible implementation of the invention, the prescribed behavior of the robotic device 100 comprises one or more of the modes of behavior described herein. In another possible implementation of the invention,
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la conducta prescrita del dispositivo robótico 100 comprende una combinación de las maniobras básicas y los modos de comportamiento descritos en la presente.The prescribed behavior of the robotic device 100 comprises a combination of the basic maneuvers and the modes of behavior described herein.
El subsistema de transmisión 12 opera de modo que transmita un número de haces dirigidos que tienen un patrón de emisión predeterminado a lo largo de un eje de propagación específico. Preferentemente, los haces dirigidos son planos, es decir, sustancialmente paralelos a la superficie del área de trabajo definida.The transmission subsystem 12 operates so that it transmits a number of directed beams that have a predetermined emission pattern along a specific propagation axis. Preferably, the directed beams are flat, that is, substantially parallel to the surface of the defined work area.
En ejemplos preferidos del sistema de control de navegación 10, el subsistema de transmisión 12 está integrado en combinación con el dispositivo robótico 100. El subsistema de transmisión 12 se configura y opera de modo que emule funcionalmente a una fuente de transmisión omnidireccional con respecto al área de trabajo definida, es decir, emitiendo una pluralidad de haces dirigidos que cubren el área de trabajo definida. Para estas implementaciones preferidas, el dispositivo robótico 100 incluye además una unidad de recepción 16 (véase la figura 3) que se configura y opera de modo que reciba señales de control desde el subsistema de recepción 20 (véase el análisis a continuación referente a la unidad de transmisión 32 del subsistema de recepción 20). Aunque la unidad de recepción 16 se representa como una unidad de recepción dedicada para las señales de control, es preferible que el detector omnidireccional 128 (del sistema de detección de paredes virtuales) descrito anteriormente esté adaptado para detectar y procesar dichas señales de control.In preferred examples of the navigation control system 10, the transmission subsystem 12 is integrated in combination with the robotic device 100. The transmission subsystem 12 is configured and operated so as to functionally emulate an omnidirectional transmission source with respect to the area of defined work, that is, emitting a plurality of directed beams covering the defined work area. For these preferred implementations, the robotic device 100 further includes a reception unit 16 (see Figure 3) that is configured and operated so that it receives control signals from the reception subsystem 20 (see the analysis below concerning the unit transmission 32 of the reception subsystem 20). Although the receiving unit 16 is represented as a dedicated receiving unit for the control signals, it is preferable that the omnidirectional detector 128 (of the virtual wall detection system) described above is adapted to detect and process said control signals.
En un ejemplo preferido, el subsistema de transmisión 12 comprende un transmisor de barrido mecánico convencional, p. ej., un láser, que está integrado en combinación con un punto elevado de la infraestructura de carcasa del dispositivo robótico 100, de modo que ninguna de las características estructurales del dispositivo robótico 100 interfieran con su funcionamiento. El transmisor de barrido mecánico se configura y opera de modo que emita la pluralidad de haces dirigidos mientras redirige de manera simultánea (barrido mecánico) el elemento de transmisión de modo que cada haz dirigido tenga un eje de propagación diferente. A continuación, se describen otras características y propiedades del transmisor de barrido mecánico en términos de unidades de transmisión individuales 14n para una descripción más simple.In a preferred example, the transmission subsystem 12 comprises a conventional mechanical sweep transmitter, e.g. eg, a laser, which is integrated in combination with a raised point of the housing infrastructure of the robotic device 100, so that none of the structural characteristics of the robotic device 100 interfere with its operation. The mechanical scan transmitter is configured and operated so as to emit the plurality of directed beams while simultaneously redirecting (mechanical scanning) the transmission element so that each directed beam has a different propagation axis. Next, other characteristics and properties of the mechanical scan transmitter are described in terms of individual transmission units 14n for a simpler description.
Otro ejemplo preferido del subsistema de transmisión 12 comprende un conjunto de unidades de transmisión 14n, donde N es un entero que define el número de unidades de transmisión individuales que comprende el conjunto para el sistema de control de navegación 10, que están integradas en combinación con el dispositivo robótico 100 en toda la periferia de su infraestructura de carcasa. Cada unidad de transmisión 14n se configura y opera de modo que emita un haz dirigido con un patrón de emisión predeterminado a lo largo de un eje de propagación específico. Preferentemente, el subsistema de transmisión 12 se configura y opera de modo que los haces dirigidos emitidos sean planos.Another preferred example of the transmission subsystem 12 comprises a set of transmission units 14n, where N is an integer that defines the number of individual transmission units comprising the set for the navigation control system 10, which are integrated in combination with the robotic device 100 on the entire periphery of its housing infrastructure. Each transmission unit 14n is configured and operated so that it emits a directed beam with a predetermined emission pattern along a specific propagation axis. Preferably, the transmission subsystem 12 is configured and operated so that the directed beams emitted are flat.
En un ejemplo básico del subsistema de transmisión 12, las unidades de transmisión 14n son fungibles/intercambiables, donde cada una opera de modo que emita un haz dirigido a una frecuencia operativa común. Preferentemente, la frecuencia operativa común de las unidades de transmisión 14n se sitúa en el rango infrarrojo, es decir, entre aproximadamente 750 nm y aproximadamente 1.4 x 104 nm, preferentemente entre 880 nm y aproximadamente 980 nm, aunque alguien experto en la técnica apreciará que se pueden utilizar otras longitudes de onda, p. ej., en el rango de las frecuencias de radio, en el rango de las frecuencias de microondas, a la hora de llevar a la práctica el sistema de control de navegación 10.In a basic example of the transmission subsystem 12, the transmission units 14n are fungible / interchangeable, where each operates so as to emit a beam directed at a common operating frequency. Preferably, the common operating frequency of the transmission units 14n is in the infrared range, that is, between about 750 nm and about 1.4 x 104 nm, preferably between 880 nm and about 980 nm, although someone skilled in the art will appreciate that other wavelengths can be used, e.g. eg, in the range of radio frequencies, in the range of microwave frequencies, when implementing the navigation control system 10.
Preferentemente, los haces dirigidos de frecuencia operativa común emitidos por las unidades de transmisión 14n se modulan periódicamente, p. ej., a 10 KHz durante 50 ms y se desactivan durante 300 ms. La modulación de los haces dirigios facilita su detección por parte del subsistema de recepción 20, es decir, el subsistema de recepción 20 puede discriminar fácilmente entre los haces dirigidos modulados emitidos por el subsistema de transmisión 12 y cualesquiera otras fuentes de radiación electromagnética que puedan estar activas en el área de trabajo definida, p. ej., las unidades de control remoto de la televisión, los teclados de ordenador inalámbricos, los microondas, la radiación ambiente, tal como la luz solar. Para el ejemplo básico, también se prefiere que la unidades de transmisión 14n operen de manera secuencial de modo que cualquier unidad de transmisión 14n se active por ciclos durante un período de tiempo predeterminado y a continuación se desactive por ciclos, a continuación se activa por ciclos la siguiente unidad de transmisión 14n (adyacente) durante el período de tiempo predeterminado y se desactiva por ciclos, etc. Operar el subsistema de transmisión 12 de la manera anterior, es decir, la modulación del haz dirigido, la activación/desactivación de manera secuencial de las unidades de transmisión 14n, minimiza los requisitos de alimentación del subsistema de transmisión 12 y reduce el ruido parásito/la energía colateral que podría impactar de forma negativa en el funcionamiento del sistema de control de navegación 10.Preferably, the directed beams of common operating frequency emitted by the transmission units 14n are periodically modulated, e.g. for example, at 10 KHz for 50 ms and deactivated for 300 ms. The modulation of the directed beams facilitates its detection by the reception subsystem 20, that is, the reception subsystem 20 can easily discriminate between the modulated directed beams emitted by the transmission subsystem 12 and any other sources of electromagnetic radiation that may be active in the defined work area, p. eg, television remote control units, wireless computer keyboards, microwaves, ambient radiation, such as sunlight. For the basic example, it is also preferred that the transmission units 14n operate sequentially so that any transmission unit 14n is activated by cycles for a predetermined period of time and then deactivated by cycles, then activated by cycles. next transmission unit 14n (adjacent) for the predetermined period of time and is deactivated by cycles, etc. Operating the transmission subsystem 12 in the above manner, that is, modulation of the directed beam, sequentially activating / deactivating the transmission units 14n, minimizes the power requirements of the transmission subsystem 12 and reduces parasitic noise / collateral energy that could negatively impact the operation of the navigation control system 10.
De manera ordinaria, un sistema de control de navegación 10 que emplea el ejemplo básico del subsistema de transmisión 12, es decir, todas las unidades de transmisión 14n emiten de manera intercambiable haces dirigidos a una frecuencia operativa común, no se puede utilizar para determinar los vectores de traslación del dispositivo robótico 100 debido a que el subsistema de recepción 20 no puede diferenciar entre los haces dirigidos emitidos por las unidades de transmisión 14n y por lo tanto no puede identificar ninguna unidad de transmisión 14n particular. No obstante, los inventores han desarrollado dos maneras innovadoras de transmitir y procesar haces dirigidos emitidos por un subsistema de transmisión 12 que comprende unidades de transmisión 14n intercambiables, de modo que elOrdinarily, a navigation control system 10 using the basic example of the transmission subsystem 12, that is, all transmission units 14n interchangeably emit beams directed at a common operating frequency, cannot be used to determine the translation vectors of the robotic device 100 because the reception subsystem 20 cannot differentiate between the directed beams emitted by the transmission units 14n and therefore cannot identify any particular transmission unit 14n. However, the inventors have developed two innovative ways of transmitting and processing directed beams emitted by a transmission subsystem 12 comprising interchangeable transmission units 14n, so that the
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subsistema de recepción 20 pueda identificar de manera individual una unidad de transmisión 14n intercambiable, y, en función de dicha identificación, establecer un vector de traslación para el dispositivo robótico 100.Receive subsystem 20 can individually identify an interchangeable transmission unit 14n, and, based on said identification, establish a translation vector for robotic device 100.
En consecuencia, en una versión mejorada del ejemplo básico del subsistema de transmisión 12, las unidades de transmisión 14n intercambiables operan de una manera predeterminada que permite que el subsistema de recepción 20 procese los haces dirigidos detectados para identificar el haz dirigido que tiene la intensidad de señal máxima, lo que a su vez permite que el subsistema de recepción 20 identifique la unidad de transmisión 14n intercambiable que emitió dicho haz dirigido. Esto a su vez permite que el subsistema de recepción 20 determine la orientación y, por tanto, el vector de traslación del dispositivo robótico 100.Consequently, in an improved version of the basic example of the transmission subsystem 12, the interchangeable transmission units 14n operate in a predetermined manner that allows the reception subsystem 20 to process the detected directed beams to identify the directed beam having the intensity of maximum signal, which in turn allows the reception subsystem 20 to identify the interchangeable transmission unit 14n that emitted said directed beam. This in turn allows the reception subsystem 20 to determine the orientation and, therefore, the translation vector of the robotic device 100.
Haciendo referencia a la figura 5A, en primer lugar se activa por ciclos el subsistema de transmisión 12 de modo que todas las unidades de transmisión 14n emitan haces dirigidos durante un período de sincronización predeterminado, tal como se identifica mediante el carácter de referencia tSY, y a continuación se desactiva por ciclos. El subsistema de recepción 20 opera de modo que detecte y procese uno o más haces dirigidos emitidos por las unidades de transmisión 14n e identifique el período de sincronización predeterminado tSY del subsistema de transmisión 12. Esta identificación permite que el subsistema de recepción 20 sincronice las operaciones entre el subsistema de transmisión 12 y el subsistema de recepción 20 al inicializar una secuencia temporizada al final del período de sincronización predeterminado tSY (el carácter de referencia tü identifica el inicio de la secuencia temporizada en la figura 5A).Referring to FIG. 5A, the transmission subsystem 12 is first activated in cycles so that all transmission units 14n emit directed beams during a predetermined synchronization period, as identified by the reference character tSY, since then it is deactivated by cycles. The reception subsystem 20 operates so that it detects and processes one or more directed beams emitted by the transmission units 14n and identifies the predetermined synchronization period tSY of the transmission subsystem 12. This identification allows the reception subsystem 20 to synchronize the operations between the transmission subsystem 12 and the reception subsystem 20 upon initializing a timed sequence at the end of the predetermined synchronization period tSY (the reference character tü identifies the start of the timed sequence in Figure 5A).
El subsistema de transmisión 12 opera además de modo que la unidad de transmisión individual 14n se active y desactive por ciclos de manera secuencial en instantes predeterminados con respecto al inicio de la secuencia temporizada t0 establecida por el subsistema de recepción 20. Por ejemplo, con respecto a la figura 5A, que ilustra un subsistema de transmisión 12 que comprende cuatro unidades de transmisión 14n (identificadas de manera arbitraria como la primera unidad de transmisión 141, la segunda unidad de transmisión 142, la tercera unidad de transmisión 143 y la cuarta unidad de transmisión 144), donde el subsistema de transmisión 12 se configura y opera de modo que cada una de las unidades de transmisión 141, 142, 143, 144 se active por ciclos de manera secuencial para emitir un haz dirigido que realiza la transición de una intensidad de señal cero (0), a una intensidad de señal máxima, a una intensidad de señal cero (0), y a continuación se desactive por ciclos (en la figura 5A se ilustra, a modo de ejemplo, un patrón de transición en diente de sierra, alguien experto en la técnica apreciará que se pueden utilizar otros patrones de transición de intensidad de señal a la hora de llevar a la práctica la invención descrita en la presente, p. ej., una intensidad de señal en rampa).The transmission subsystem 12 also operates so that the individual transmission unit 14n is activated and deactivated in cycles sequentially at predetermined moments with respect to the start of the t0 timed sequence established by the reception subsystem 20. For example, with respect to FIG. 5A, illustrating a transmission subsystem 12 comprising four transmission units 14n (arbitrarily identified as the first transmission unit 141, the second transmission unit 142, the third transmission unit 143 and the fourth unit of transmission). transmission 144), where the transmission subsystem 12 is configured and operated so that each of the transmission units 141, 142, 143, 144 is cycled sequentially to emit a directed beam that makes the transition of an intensity zero signal (0), at maximum signal strength, at zero signal strength (0), and then deactivated per cycle s (Figure 5A illustrates, by way of example, a sawtooth transition pattern, someone skilled in the art will appreciate that other signal strength transition patterns can be used when implementing the invention described herein, e.g. eg, a ramp signal strength).
Es decir, se activa por ciclos la primera unidad de transmisión 141 y realiza la transición a una intensidad de señal máxima en el instante t1. La segunda unidad de transmisión 142 se activa por ciclos cuando el haz dirigido de la primera unidad de transmisión 141 alcanza su intensidad de señal máxima en el instante t1. La segunda unidad de transmisión 142 realiza la transición a una intensidad de señal máxima en el instante t2, momento en el cual la primera unidad de transmisión 141 ha realizado la transición a una intensidad de señal cero (0) y se desactiva por ciclos. La tercera unidad de transmisión 143 se activa por ciclos cuando el haz dirigido de la segunda unidad de transmisión 142 alcanza su intensidad de señal máxima en el instante t2. El patrón operativo anterior se repite para la segunda, tercera y cuarta unidad de transmisión 142, 143, 144, según corresponda, de modo que en el instante t3 se desactive por ciclos la segunda unidad de transmisión 142, el haz dirigido emitido por la tercera unidad de transmisión 143 ha alcanzado su intensidad de señal máxima, y se activa por ciclos la cuarta unidad de transmisión 144; y en el instante t4 se desactiva por ciclos la tercera unidad de transmisión 143 y el haz dirigido emitido por la cuarta unidad de transmisión 144 ha alcanzado su intensidad máxima. El subsistema de transmisión 12 opera de modo que repita el procedimiento de sincronización y transmisión secuencial descrito anteriormente durante el funcionamiento del sistema de control de navegación 10.That is, the first transmission unit 141 is activated by cycles and transitions to a maximum signal intensity at time t1. The second transmission unit 142 is activated by cycles when the directed beam of the first transmission unit 141 reaches its maximum signal intensity at time t1. The second transmission unit 142 transitions to a maximum signal intensity at time t2, at which time the first transmission unit 141 has made the transition to a zero signal intensity (0) and is deactivated by cycles. The third transmission unit 143 is activated by cycles when the directed beam of the second transmission unit 142 reaches its maximum signal intensity at time t2. The above operating pattern is repeated for the second, third and fourth transmission unit 142, 143, 144, as appropriate, so that at time t3 the second transmission unit 142, the directed beam emitted by the third, is deactivated by cycles. Transmission unit 143 has reached its maximum signal strength, and the fourth transmission unit 144 is activated by cycles; and at time t4 the third transmission unit 143 is deactivated by cycles and the directed beam emitted by the fourth transmission unit 144 has reached its maximum intensity. The transmission subsystem 12 operates in a manner that repeats the synchronization and sequential transmission procedure described above during operation of the navigation control system 10.
En otra versión mejorada del ejemplo básico del subsistema de transmisión 12, las unidades de transmisión 14n intercambiables operan de una manera predeterminada diferente que permite que el subsistema de recepción 20 procese los haces dirigidos detectados para identificar el haz dirigido que tiene la intensidad de señal máxima, lo que a su vez permite que el subsistema de recepción 20 identifique la unidad de transmisión 14n intercambiable que emitió dicho haz dirigido. Esto a su vez permite que el subsistema de recepción 20 determine la orientación y, por tanto, el vector de traslación del dispositivo robótico 100.In another improved version of the basic example of the transmission subsystem 12, the interchangeable transmission units 14n operate in a different predetermined manner that allows the receiving subsystem 20 to process the detected directed beams to identify the directed beam having the maximum signal intensity , which in turn allows the reception subsystem 20 to identify the interchangeable transmission unit 14n that emitted said directed beam. This in turn allows the reception subsystem 20 to determine the orientation and, therefore, the translation vector of the robotic device 100.
Haciendo referencia a la figura 5C, en primer lugar se activa por ciclos el subsistema de transmisión 12 de modo que todas las unidades de transmisión 14n emitan haces dirigidos durante un período de sincronización predeterminado, tal como se identifica mediante el carácter de referencia t12, y a continuación se desactiva por ciclos. El subsistema de recepción 20 opera de modo que detecte y procese uno o más haces dirigidos emitidos por las unidades de transmisión 14n e identifique el período de sincronización predeterminado t12 del subsistema de transmisión 12. Esta identificación permite que el subsistema de recepción 20 sincronice las operaciones entre el subsistema de transmisión 12 y el subsistema de recepción 20 al inicializar una secuencia temporizada al final del período de sincronización predeterminado tSY (el carácter de referencia t0 identifica el inicio de la secuencia temporizada en la figura 5A).Referring to Fig. 5C, the transmission subsystem 12 is first activated in cycles so that all transmission units 14n emit directed beams during a predetermined synchronization period, as identified by the reference character t12, since then it is deactivated by cycles. The receiving subsystem 20 operates so that it detects and processes one or more directed beams emitted by the transmission units 14n and identifies the predetermined synchronization period t12 of the transmission subsystem 12. This identification allows the reception subsystem 20 to synchronize the operations between the transmission subsystem 12 and the reception subsystem 20 upon initializing a timed sequence at the end of the predetermined synchronization period tSY (the reference character t0 identifies the start of the timed sequence in Figure 5A).
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El subsistema de transmisión 12 opera además de modo que la unidad de transmisión individual 14n se active y desactive por ciclos de manera secuencial en instantes predeterminados con respecto al inicio de la secuencia temporizada t0 establecida por el subsistema de recepción 20. Por ejemplo, con respecto a la figura 5C, que ilustra un subsistema de transmisión 12 que comprende cuatro unidades de transmisión 14n (identificadas de manera arbitraria como la primera unidad de transmisión 141, la segunda unidad de transmisión 142, la tercera unidad de transmisión 143 y la cuarta unidad de transmisión 144), donde el subsistema de transmisión 12 se configura y opera de modo que cada una de las unidades de transmisión 141, 142, 143, 144 se active por ciclos de manera secuencial para emitir un haz dirigido pulsado con una anchura de pulso predeterminada P1, P2, P3, P4, respectivamente, con una intensidad de señal predeterminada, y a continuación se desactive por ciclos.The transmission subsystem 12 also operates so that the individual transmission unit 14n is activated and deactivated in cycles sequentially at predetermined moments with respect to the start of the t0 timed sequence established by the reception subsystem 20. For example, with respect to Figure 5C, illustrating a transmission subsystem 12 comprising four transmission units 14n (arbitrarily identified as the first transmission unit 141, the second transmission unit 142, the third transmission unit 143 and the fourth unit of transmission). transmission 144), where the transmission subsystem 12 is configured and operated so that each of the transmission units 141, 142, 143, 144 is activated sequentially to emit a pulsed directed beam with a predetermined pulse width P1, P2, P3, P4, respectively, with a predetermined signal strength, and then deactivated by cycles.
Es decir, la primera unidad de transmisión 141 se activa por ciclos en tu (donde el primer "1" identifica el número de unidad de transmisión y el segundo "1" indica que la unidad de transmisión está activa por ciclos) y se desactiva por ciclos en t12 (donde el "2" indica que la unidad de transmisión está desactivada por ciclos). De una manera similar, la segunda unidad de transmisión 142 se activa por ciclos en t21 y se desactiva por ciclos en t22, la tercera unidad de transmisión 143 se activa por ciclos en t31 y se desactiva por ciclos en t32 y la cuarta unidad de transmisión 144 se activa por ciclos en t41 y se desactiva por ciclos en t42. El subsistema de transmisión 12 opera de modo que repita el procedimiento de sincronización y transmisión secuencial descrito anteriormente durante el funcionamiento del sistema de control de navegación 10.That is, the first transmission unit 141 is activated by cycles in your (where the first "1" identifies the transmission unit number and the second "1" indicates that the transmission unit is active by cycles) and is deactivated by cycles in t12 (where "2" indicates that the transmission unit is deactivated by cycles). Similarly, the second transmission unit 142 is activated by cycles at t21 and deactivated by cycles at t22, the third transmission unit 143 is activated by cycles at t31 and deactivated by cycles at t32 and the fourth transmission unit 144 is activated by cycles in t41 and deactivated by cycles in t42. The transmission subsystem 12 operates in a manner that repeats the synchronization and sequential transmission procedure described above during operation of the navigation control system 10.
En un ejemplo más sofisticado del subsistema de transmisión 12, las unidades de transmisión 14n son discretas e identificables, donde cada unidad de transmisión 14n opera a una única frecuencia operativa para emitir un haz dirigido (el cual preferentemente es plano con respecto a la superficie del área de trabajo definida) que tiene un patrón de emisión predeterminado a lo largo de un eje de propagación específico. Preferentemente, estas frecuencias operativas también están moduladas para facilitar su detección por parte del subsistema de recepción 20 en un entorno donde operan otras fuentes de radiación electromagnética. Como cada haz dirigido se puede identificar fácilmente y de manera única, el subsistema de recepción 20 puede procesar los haces dirigidos detectados de una manera convencional para obtener no solo el rumbo absoluto del dispositivo robótico 100, sino también el vector de traslación del dispositivo robótico 10 en cualquier instante particular.In a more sophisticated example of the transmission subsystem 12, the transmission units 14n are discrete and identifiable, where each transmission unit 14n operates at a single operating frequency to emit a directed beam (which is preferably flat with respect to the surface of the defined work area) that has a predetermined emission pattern along a specific propagation axis. Preferably, these operating frequencies are also modulated to facilitate their detection by the reception subsystem 20 in an environment where other sources of electromagnetic radiation operate. Since each directed beam can be easily and uniquely identified, the receiving subsystem 20 can process the directed beams detected in a conventional manner to obtain not only the absolute course of the robotic device 100, but also the translation vector of the robotic device 10 at any particular moment.
El subsistema de recepción 20 del sistema de control de navegación 10 comprende una unidad de procesamiento 22 que incluye un microprocesador 24, una unidad de procesamiento de señales 26, un módulo de memoria 28 y un conjunto de unidades de detección 30m. De manera adicional, el subsistema de recepción 20 también puede incluir una unidad de transmisión 32 para aquellos ejemplos de sistema de control de navegación 10 donde el subsistema de recepción 20 opera o funciona como la estación base para el sistema de control de navegación 10.The receiving subsystem 20 of the navigation control system 10 comprises a processing unit 22 that includes a microprocessor 24, a signal processing unit 26, a memory module 28 and a set of detection units 30m. Additionally, the reception subsystem 20 may also include a transmission unit 32 for those examples of navigation control system 10 where the reception subsystem 20 operates or functions as the base station for the navigation control system 10.
El módulo de memoria 28 comprende la RAM 28A y la ROM 28B. Los datos relacionados con la operación en curso del dispositivo robótico 100 dentro del área de trabajo definida se almacenan en la RAM 28A. Dichos datos operativos en curso pueden incluir el mapa reticulado de celdas C, que definen el área de trabajo definida, y el historial de posiciones del dispositivo robótico 100, dentro del área de trabajo definida para la realización del ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10. Almacenado en la ROM 28B hay uno o más algoritmos de control de navegación para el sistema de control de navegación 10, un conjunto de una o más señales de control asociadas con cada algoritmo de control de navegación y un algoritmo de procesamiento de señales para convertir señales generadas mediante la unidad de procesamiento de señales 26 en uno o más conjuntos de parámetros de posición instantáneos, es decir, un par rumbo, distancia (y vector de traslación si procede). Para el ejemplo del ‘historial de posiciones’ del sistema 10, un conjunto de parámetros de posición instantáneos que definen el historial de posiciones del dispositivo robótico 100, que están correlacionados con el mapa reticulado para identificar las celdas C que comprenden el historial de posiciones.Memory module 28 comprises RAM 28A and ROM 28B. The data related to the ongoing operation of the robotic device 100 within the defined work area is stored in RAM 28A. Said operational data in progress may include the crosslinked map of cells C, which define the defined work area, and the position history of the robotic device 100, within the work area defined for the realization of the 'position history' of the system of navigation control 10. Stored in ROM 28B there is one or more navigation control algorithms for the navigation control system 10, a set of one or more control signals associated with each navigation control algorithm and a processing algorithm. of signals to convert signals generated by the signal processing unit 26 into one or more sets of instantaneous position parameters, that is, a heading, distance (and translation vector if applicable). For the example of the ‘position history’ of the system 10, a set of instantaneous position parameters that define the position history of the robotic device 100, which are correlated with the crosslinked map to identify the cells C comprising the position history.
La expresión "algoritmo de control de navegación" tal como se utiliza en la presente engloba un conjunto de instrucciones que: (a) definen cómo el sistema de control de navegación 10 utiliza el historial de posiciones o la posición instantánea (p. ej., contar y comparar celdas visitadas, una determinación de verdadero o falso de las celdas visitadas, determinación de verdadero o falso si se ha producido el evento de activación predeterminado); (b) define el evento o los eventos de activación asociados con la utilización del historial de posiciones o la posición instantánea; y (c) identifica la(s) señal(es) de control a implementar cuando se produce el evento de activación. Por ejemplo, en un algoritmo de control de navegación representativo para el ejemplo del ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10 que se puede utilizar en combinación con la presente invención, el microprocesador 24 opera de modo que cuente y almacene el número de visitas a cada celda y calcule el número total de visitas a celdas contiguas (vecinas) a cada una de dichas celdas visitadas (recuento de celdas). El microprocesador 24 opera además de modo que compare el número total de visitas a celdas vecinas, mientras se visita cada celda, con un valor umbral (véase, p. ej., la figura 4 donde "Cv" identifica una celda visitada y "Cc" identifica las ocho (8) celdas contiguas a la celda visitada Cv). Si el número total de visitas a vecinas (p. ej., quince (15) en el ejemplo de la figura 4) para cualquier celda visitada está por debajo del valor umbral (el evento de activación), el microprocesador 24 opera de modo que se comunique una señal de control al dispositivo robótico 100. La señal de control provoca que el dispositivo robótico 100 implemente uno o más modos de comportamiento especificados por la señal de control, p. ej., un patrón de Cobertura Localizada, tal como se describe anteriormente.The term "navigation control algorithm" as used herein encompasses a set of instructions that: (a) define how the navigation control system 10 uses position history or instantaneous position (eg, count and compare visited cells, a true or false determination of the visited cells, true or false determination if the default activation event has occurred); (b) defines the event or activation events associated with the use of position history or instantaneous position; and (c) identifies the control signal (s) to be implemented when the activation event occurs. For example, in a representative navigation control algorithm for the example of the 'position history' of the navigation control system 10 that can be used in combination with the present invention, the microprocessor 24 operates so that it counts and stores the number of visits to each cell and calculate the total number of visits to adjacent cells (neighbors) to each of said visited cells (cell count). The microprocessor 24 also operates so that it compares the total number of visits to neighboring cells, while visiting each cell, with a threshold value (see, eg, Figure 4 where "Cv" identifies a visited cell and "Cc "identifies the eight (8) cells adjacent to the visited cell Cv). If the total number of visits to neighbors (e.g., fifteen (15) in the example in Figure 4) for any visited cell is below the threshold value (the activation event), the microprocessor 24 operates so that a control signal is communicated to the robotic device 100. The control signal causes the robotic device 100 to implement one or more behavior modes specified by the control signal, e.g. eg, a Localized Coverage pattern, as described above.
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En otro algoritmo de control de navegación representativo para el ejemplo del ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10, se identifican previamente una o más celdas en el mapa reticulado almacenado (es decir, antes de operar el dispositivo robótico 100) como "puntos críticos" en el área de trabajo definida. Mientras que el dispositivo robótico 100 visita cualquier celda C particular, el microprocesador 24 opera de modo que determine si la celda visitada se ha identificado como un "punto crítico" (determinación de verdadero o falso). Si el microprocesador 24 determina que la celda C visitada es un "punto crítico" (evento de activación), el microprocesador 24 opera de modo que se comunique una señal de control al dispositivo robótico 100 por medio de la unidad de transmisión de señales de control 32. La recepción de la señal de control hace que el dispositivo robótico 100 implemente la conducta prescrita especificada por la señal de control, p. ej., una o más de las maniobras básicas descritas anteriormente y/o un patrón de Cobertura Localizada o un modo de comportamiento de Seguimiento de Obstáculos, tal como se describe anteriormente.In another representative navigation control algorithm for the 'position history' example of the navigation control system 10, one or more cells are previously identified in the stored crosslinked map (ie, before operating the robotic device 100) as "critical points" in the defined work area. While the robotic device 100 visits any particular cell C, the microprocessor 24 operates so as to determine if the visited cell has been identified as a "critical point" (determination of true or false). If the microprocessor 24 determines that the visited cell C is a "critical point" (activation event), the microprocessor 24 operates so that a control signal is communicated to the robotic device 100 via the control signal transmission unit 32. The reception of the control signal causes the robotic device 100 to implement the prescribed behavior specified by the control signal, e.g. eg, one or more of the basic maneuvers described above and / or a Localized Coverage pattern or a mode of Obstacle Tracking behavior, as described above.
Los ejemplos representativos anteriores de algoritmos de control de navegación para el ejemplo del ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10 se implementan sin el conocimiento del vector de traslación del dispositivo robótico 100, es decir, en función únicamente de la identificación de las celdas visitadas por medio de los parámetros de rumbo y distancia obtenidos por el subsistema de recepción 20. Otro ejemplo representativo de un algoritmo de control de navegación para el ejemplo del ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10 utiliza el vector de traslación como un elemento del historial de posiciones a la hora de enviar una señal de control.The above representative examples of navigation control algorithms for the 'position history' example of the navigation control system 10 are implemented without knowledge of the translation vector of the robotic device 100, that is, based solely on the identification of the cells visited by means of the heading and distance parameters obtained by the reception subsystem 20. Another representative example of a navigation control algorithm for the example of the 'position history' of the navigation control system 10 uses the vector of translation as an element of position history when sending a control signal.
El microprocesador 24 opera de modo que cuente y almacene el número de veces que se ha visitado una celda (recuento de celdas) y opere además de modo que compare este número con el número de veces que se ha visitado cada celda contigua (o vecina). Para este algoritmo de control de navegación, el evento de activación es una diferencia numérica entre el número de visitas a la celda visitada en ese momento y el número de visitas a cada una de las celdas vecinas, que identifica la celda o las celdas vecinas que han sido las menos visitadas en comparación con la celda visitada en ese momento. El evento de activación provocaría que el sistema de recepción 20 enviara una señal de control al dispositivo robótico 100 que hiciera moverse al dispositivo robótico 100 desde la celda visitada en ese momento hasta la celda vecina que ha sido la menos visitada, p. ej., mediante la implementación de una o más maniobras básicas, tal como se describe en la presente. Si dos o más celdas vecinas han sido las menos visitadas, la señal de control provocaría que el dispositivo robótico se moviera desde la celda visitada en ese momento hasta la celda vecina menos visitada que sea la más compatible con el vector de traslación de ese momento del dispositivo robótico 100, p. ej., mínima distancia de traslación.The microprocessor 24 operates so that it counts and stores the number of times a cell has been visited (cell count) and also operates so that it compares this number with the number of times each adjacent (or neighboring) cell has been visited. . For this navigation control algorithm, the activation event is a numerical difference between the number of visits to the cell visited at that time and the number of visits to each of the neighboring cells, which identifies the cell or neighboring cells that They have been the least visited compared to the cell visited at that time. The activation event would cause the reception system 20 to send a control signal to the robotic device 100 that would move the robotic device 100 from the cell visited at that time to the neighboring cell that has been the least visited, e.g. eg, by implementing one or more basic maneuvers, as described herein. If two or more neighboring cells have been the least visited, the control signal would cause the robotic device to move from the cell visited at that time to the less visited neighboring cell that is the most compatible with the translation vector of that moment of the robotic device 100, p. eg, minimum translation distance.
Utilizando la figura 4 a modo de ejemplo, donde "Cv" identifica la celda visitada en ese momento y "Cc" identifica las ocho (8) celdas contiguas, o vecinas, a la celda visitada en ese momento Cv, las celdas vecinas Cc que se han visitado una sola vez son las celdas vecinas Cc menos visitadas. Si el vector de traslación en ese momento del dispositivo robótico 100 se indica mediante los caracteres de referencia TV, la señal de control provocaría que el dispositivo robótico 100 continuara moviéndose en una línea recta, es decir, el dispositivo robótico 100 ejecutaría la maniobra básica de movimiento hacia delante (o el modo de comportamiento de Línea Recta) (si el dispositivo robótico 100 estuviera operando en ese momento en algún otro modo de comportamiento).Using Figure 4 as an example, where "Cv" identifies the cell visited at that time and "Cc" identifies the eight (8) cells adjacent, or neighboring, to the cell visited at that time Cv, the neighboring cells Cc that they have been visited only once are the Cc neighboring cells less visited. If the translation vector at that time of the robotic device 100 is indicated by the reference characters TV, the control signal would cause the robotic device 100 to continue moving in a straight line, that is, the robotic device 100 would execute the basic maneuver of forward movement (or Straight Line behavior mode) (if robotic device 100 was currently operating in some other behavior mode).
Un algoritmo de control de navegación representativo para la ‘posición instantánea’ del sistema de control de navegación 10 utiliza un lapso de tiempo (tanto aleatorio como predeterminado) como el evento de activación predeterminado para hacer que el dispositivo robótico 10 se mueva a una posición predeterminada B en el entorno de trabajo definido. El microprocesador 24 opera, tras la finalización del lapso de tiempo (el evento de activación predeterminado), de modo que determine la posición instantánea (en adelante identificada como "posición A") del dispositivo robótico 100, tal como se describe en la presente. Como la posición A es una variable desconocida hasta que se produzca el evento de activación predeterminado, la conducta prescrita, es decir, las maniobras básicas necesarias para mover el dispositivo robótico 100 desde la posición A hasta la posición B también son desconocidas. Una vez que el sistema de control de navegación 10 ha determinado la posición A, se pueden determinar las maniobras básicas necesarias para mover el dispositivo robótico 100 desde la posición A hasta la posición B, ya que tanto la posición A como la posición B son variables conocidas (en términos de sus pares de rumbo, parámetros de distancia conocidos con respecto al subsistema de recepción 20). Se puede lograr una determinación de las maniobras básicas que implementará el dispositivo robótico 100 mediante cualquier técnica computacional convencional.A representative navigation control algorithm for the 'instantaneous position' of the navigation control system 10 uses a time span (both random and predetermined) as the default activation event to cause the robotic device 10 to move to a predetermined position B in the defined work environment. The microprocessor 24 operates, after the end of the time span (the predetermined activation event), so as to determine the instantaneous position (hereinafter identified as "position A") of the robotic device 100, as described herein. Since position A is an unknown variable until the predetermined activation event occurs, the prescribed behavior, that is, the basic maneuvers necessary to move the robotic device 100 from position A to position B are also unknown. Once the navigation control system 10 has determined position A, the basic maneuvers necessary to move the robotic device 100 from position A to position B can be determined, since both position A and position B are variable known (in terms of their heading pairs, known distance parameters with respect to the reception subsystem 20). A determination of the basic maneuvers that the robotic device 100 will implement by any conventional computational technique can be achieved.
Otro algoritmo de control de navegación, a modo de ejemplo, para el ejemplo de ‘posición instantánea’ del sistema de control de navegación 10 es una variación del algoritmo de control de navegación de ‘punto crítico’ para el ejemplo de ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10. En este ejemplo ilustrativo, tanto la posición A como la posición B son variables conocidas y, en consecuencia, la(s) maniobra(s) básica(s) para mover el dispositivo robótico 100 desde la posición A hasta la posición B son conocidas. En este ejemplo, el evento de activación predeterminado es una determinación VERDADERA de que la posición instantánea del dispositivo robótico 100 es igual a la posición A (la posición A se puede almacenar en la memoria 28 como una "zona" que define cierta área arbitraria centrada en torno a la posición A, en lugar de una posición puntual, para aumentar la probabilidad de que la posición instantánea del dispositivo robótico 100, en cierto instante, sea igual a la posición A).Another navigation control algorithm, by way of example, for the example of 'instantaneous position' of the navigation control system 10 is a variation of the navigation control algorithm of 'critical point' for the example of 'position history' of the navigation control system 10. In this illustrative example, both position A and position B are known variables and, consequently, the basic maneuver (s) to move the robotic device 100 from the position A to position B are known. In this example, the default activation event is a TRUE determination that the instantaneous position of robotic device 100 is equal to position A (position A can be stored in memory 28 as a "zone" that defines a certain arbitrary centered area around position A, instead of a point position, to increase the probability that the instantaneous position of the robotic device 100, at a certain time, is equal to position A).
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El subsistema de recepción 20 comprende un conjunto de unidades de detección 30m, donde M es un entero que define el número de unidades de detección individuales que comprende el conjunto para el sistema de control de navegación 10. El número y posicionamiento del conjunto de unidades de detección 30m debería ser tal que tanta como sea posible del área de trabajo definida esté dentro del campo de visión del subsistema de recepción 20, y que el campo de visión de al menos dos (aunque preferentemente más) unidades de detección 30m cubra la misma área dentro del área de trabajo definida.The reception subsystem 20 comprises a set of detection units 30m, where M is an integer that defines the number of individual detection units comprising the set for the navigation control system 10. The number and positioning of the set of units of 30m detection should be such that as much as possible of the defined work area is within the field of view of the receiving subsystem 20, and that the field of vision of at least two (although preferably more) detection units 30m covers the same area within the defined work area.
En ejemplos preferidos del sistema control de navegación 10, el subsistema de recepción 20 funciona como una "estación base" para el sistema 10. En este papel funcional, el subsistema de recepción 20 es una unidad autónoma y portátil que se sitúa de manera estacionaria dentro del área de trabajo definida, preferentemente en contacto con una pared que delimita el área de trabajo definida (la configuración de ‘unidad de pared’). Como alternativa, el subsistema de recepción 20 se puede situar dentro del área de trabajo definida de manera distal con respecto a las paredes que delimitan el área de trabajo definida (la configuración ‘independiente’). El subsistema de recepción 20, como la estación base, establece y, para el ejemplo de ‘historial de posiciones’ del sistema de control de navegación 10, almacena el mapa reticulado de celdas que representa el área de trabajo definida y representa el origen (0, 0) del mapa reticulado de celdas descrito anteriormente.In preferred examples of the navigation control system 10, the reception subsystem 20 functions as a "base station" for the system 10. In this functional role, the reception subsystem 20 is a standalone and portable unit that is stationary placed inside of the defined work area, preferably in contact with a wall that delimits the defined work area (the 'wall unit' configuration). Alternatively, the reception subsystem 20 can be located within the defined work area distally with respect to the walls that delimit the defined work area (the ‘independent’ configuration). The reception subsystem 20, as the base station, establishes and, for the example of 'position history' of the navigation control system 10, stores the reticulated map of cells representing the defined work area and representing the origin (0 , 0) of the crosslinked cell map described above.
Para aquellos ejemplos donde el subsistema de recepción 20 opera con una configuración de unidad de pared, las unidades de detección individuales 30m tienen una relación de separación conocida y se configuran y operan de modo que tengan un campo de visión de 180°. Por ejemplo, la figura 2 ilustra un ejemplo del subsistema de recepción 20 que comprende dos unidades de detección 30m (M=2) separadas por una distancia angular "9" conocida. La figura 6C ilustra otro ejemplo del subsistema de recepción 20, que comprende tres unidades de detección 30m (M=3), es decir, 3012, 3023, 3013, que tienen unas separaciones angulares conocidas identificadas mediante "912", "923", y "913", respectivamente. Algunos ejemplos preferidos de la configuración de unidad de pared del sistema de control de navegación 10 incluyen tres unidades de detección 30m para proporcionar datos de rumbo absolutos al dispositivo robótico 100. Se requiere un mínimo de dos unidades de detección 30m para proporcionar la información de señal necesaria para el subsistema de recepción 20. Se pueden emplear más de tres unidades de detección 30m para aumentar la resolución del subsistema de recepción 20, pero con un coste añadido por cada unidad de detección 30m adicional y los circuitos de procesamiento de señal asociados (véase la figura 6C que ilustra los circuitos de procesamiento de señal representativos asociados con una unidad de detección 30m).For those examples where the reception subsystem 20 operates with a wall unit configuration, the individual detection units 30m have a known separation ratio and are configured and operated so that they have a 180 ° field of view. For example, Figure 2 illustrates an example of the reception subsystem 20 comprising two detection units 30m (M = 2) separated by a known angular distance "9". Figure 6C illustrates another example of the reception subsystem 20, comprising three detection units 30m (M = 3), that is, 3012, 3023, 3013, which have known angular separations identified by "912", "923", and "913", respectively. Some preferred examples of the wall unit configuration of the navigation control system 10 include three detection units 30m to provide absolute heading data to the robotic device 100. A minimum of two detection units 30m is required to provide the signal information required for the reception subsystem 20. More than three 30m detection units can be used to increase the resolution of the reception subsystem 20, but at an additional cost for each additional 30m detection unit and associated signal processing circuits (see Figure 6C illustrating representative signal processing circuits associated with a detection unit 30m).
Para aquellos ejemplos donde el subsistema de recepción 20 opera con una configuración independiente, las unidades de detección individuales 30m, de manera similar, están separadas por unas distancias angulares conocidas y se configuran y operan de modo que tengan un campo de visión mayor de 180°. Un ejemplo representativo del subsistema de recepción 20 operado como una estación base independiente comprendería cuatro unidades de detección 30m.For those examples where the reception subsystem 20 operates with an independent configuration, the individual detection units 30m, similarly, are separated by known angular distances and are configured and operated so that they have a field of view greater than 180 ° . A representative example of the reception subsystem 20 operated as an independent base station would comprise four detection units 30m.
Las unidades de detección 30m se configuran y operan de modo que detecten un parámetro de uno o más de los haces dirigidos emitidos por las unidades de transmisión 14n, p. ej., las tensiones V que representan las intensidades de señal relativas del (de los) haz (haces) dirigido(s) detectado(s). En un ejemplo preferido, cada unidad de detección 30m se configura y opera de modo que promedie el parámetro de intensidad de señal detectado (p. ej., la tensión) cuando la unidad de detección 30m detecta dos haces dirigidos de manera simultánea. El subsistema de recepción 20 ejecuta un algoritmo de procesamiento de señales que procesa los parámetros detectados proporcionados por las unidades de detección 30m, es decir, intensidades de señal relativas de los haces detectados, que utiliza una técnica convencional para determinar el rumbo absoluto entre el dispositivo robótico 100 y el subsistema de recepción 20.The detection units 30m are configured and operated so that they detect a parameter of one or more of the directed beams emitted by the transmission units 14n, p. eg, the voltages V representing the relative signal intensities of the directed beam (beams) detected (s). In a preferred example, each detection unit 30m is configured and operated so that it averages the detected signal strength parameter (e.g., voltage) when the detection unit 30m detects two simultaneously directed beams. The reception subsystem 20 executes a signal processing algorithm that processes the detected parameters provided by the detection units 30m, that is, relative signal intensities of the detected beams, which uses a conventional technique to determine the absolute heading between the device robotic 100 and the reception subsystem 20.
Para proporcionar la capacidad de determinación de la distancia al subsistema de recepción 20, preferentemente, se calibra el subsistema de recepción 20 antes de utilizarlo. Esto conlleva situar el dispositivo robótico 100 a una distancia predeterminada del subsistema de recepción 20 y operar una (o más) de las unidades de transmisión 14n para que emita un haz dirigido al subsistema de recepción 20. El parámetro del haz dirigido detectado por las unidades de detección 30m, p. ej., una tensión que representa la intensidad de señal del haz dirigido según se detecta, está correlacionado con la distancia predeterminada y se utiliza para generar una tabla de consulta de intensidad de señal frente a distancia para el área de trabajo definida. Esta tabla de consulta se almacena en el módulo de memoria 28 del subsistema de recepción 20. A medida que se detectan las intensidades de señal de los haces dirigidos durante el funcionamiento del sistema de control de navegación 10, el subsistema de recepción 20 utiliza las intensidades de señal detectadas como punteros a la tabla de consulta para determinar las distancias correspondientes (entre el subsistema de recepción 20 y el dispositivo robótico 100).To provide the ability to determine the distance to the reception subsystem 20, preferably, the reception subsystem 20 is calibrated before use. This entails placing the robotic device 100 at a predetermined distance from the reception subsystem 20 and operating one (or more) of the transmission units 14n to emit a beam directed to the reception subsystem 20. The parameter of the directed beam detected by the units 30m detection, p. For example, a voltage representing the signal intensity of the directed beam as detected is correlated with the predetermined distance and is used to generate a table of signal strength versus distance for the defined work area. This reference table is stored in the memory module 28 of the reception subsystem 20. As the signal intensities of the directed beams are detected during operation of the navigation control system 10, the reception subsystem 20 uses the intensities of signal detected as pointers to the query table to determine the corresponding distances (between the reception subsystem 20 and the robotic device 100).
Como alternativa, el subsistema de recepción 20 se podría configurar y operar de modo que implemente un algoritmo de procesamiento de señales que utiliza las propiedades de atenuación conocidas, es decir, la intensidad de señal frente a la distancia, de la frecuencia operativa de los haces dirigidos emitidos por las unidades de transmisión 14n. Este ejemplo presupone que las unidades de transmisión 14n están verificadas y emiten haces dirigidos de intensidad de señal conocida.Alternatively, the reception subsystem 20 could be configured and operated to implement a signal processing algorithm that uses known attenuation properties, that is, the signal strength versus distance, of the operational frequency of the beams directed emitted by the 14n transmission units. This example assumes that the transmission units 14n are verified and emit directed beams of known signal strength.
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Para el ejemplo sofisticado del sistema de control de navegación 10 descrito anteriormente, donde las unidades de transmisión individuales 14n del subsistema de transmisión 12 operan a una única frecuencia operativa, las unidades de detección 30m del subsistema de recepción 20 se configuran de modo que exploren el conjunto de frecuencias operativas únicas utilizadas por las unidades de transmisión 14n. El subsistema de recepción 20 se configura y opera de modo que haga que las unidades de detección 30M exploren de manera secuencial estas frecuencias durante el funcionamiento del sistema de control de navegación 10.For the sophisticated example of the navigation control system 10 described above, where the individual transmission units 14n of the transmission subsystem 12 operate at a single operating frequency, the detection units 30m of the reception subsystem 20 are configured to explore the set of unique operating frequencies used by 14n transmission units. The reception subsystem 20 is configured and operated so that the detection units 30M sequentially scan these frequencies during operation of the navigation control system 10.
Para el ejemplo del subsistema de transmisión 12 descrito anteriormente en relación con la figura 5A, la figura 5B ilustra las propiedades operativas del subsistema de recepción 20 complementario. El subsistema de recepción 20 se configura y opera de modo que detecte los haces dirigidos emitidos durante el período de sincronización predeterminado tSY. Al final del período de sincronización predeterminado tSY, el subsistema de recepción 20 opera de modo que inicie la secuencia de temporización tü. El subsistema de recepción 20 opera de modo que detecte los haces dirigidos tal como se describe en la presente. No obstante, el subsistema de recepción 20 opera además de modo que determine el instante en el que se detecta la intensidad de señal máxima, véase el carácter de referencia tmáxima en la figura 5B. El subsistema de recepción 20 opera además de modo que correlacione el instante de detección de la intensidad de señal máxima tmáxima con los instantes conocidos en los que la intensidad de señal del haz dirigido emitido por cada unidad de transmisión 14n alcanza su máximo, para identificar la unidad de transmisión 14n específica que transmitió el haz dirigido detectado como el que tiene la intensidad de señal máxima (para el ejemplo descriptivo presentado en las figuras 5A, 5B, la tercera unidad de transmisión 143).For the example of the transmission subsystem 12 described above in relation to Figure 5A, Figure 5B illustrates the operating properties of the complementary receiving subsystem 20. The receiving subsystem 20 is configured and operated so as to detect the directed beams emitted during the predetermined synchronization period tSY. At the end of the predetermined synchronization period tSY, the reception subsystem 20 operates so that it starts the timing sequence tü. The receiving subsystem 20 operates so as to detect the directed beams as described herein. However, the reception subsystem 20 also operates so as to determine the time at which the maximum signal strength is detected, see the maximum reference character in Figure 5B. The reception subsystem 20 also operates so that it correlates the moment of detection of the maximum maximum signal intensity with the known instants in which the signal intensity of the directed beam emitted by each transmission unit 14n reaches its maximum, to identify the specific transmission unit 14n that transmitted the directed beam detected as having the maximum signal strength (for the descriptive example presented in Figures 5A, 5B, the third transmission unit 143).
Para el ejemplo del subsistema de transmisión 12 descrito anteriormente en relación con la figura 5C, la figura 5D ilustra las propiedades operativas del subsistema de recepción 20 complementario. El subsistema de recepción 20 se configura y opera de modo que detecte los haces dirigidos emitidos durante el período de sincronización predeterminado tsY. Al final del período de sincronización predeterminado tsY, el subsistema de recepción 20 opera de modo que inicie la secuencia de temporización t0. El subsistema de recepción 20 opera de modo que detecte los haces dirigidos tal como se describe en la presente (tal como se ilustra, a modo de ejemplo, mediante los pulsos de señal detectados DP1, DP2, DP3, DP4 en la figura 5D). No obstante, el subsistema de recepción 20 opera además de modo que determine las dos intensidades de señal máximas de los haces dirigidos detectados, véanse los caracteres de referencia DP3 y DP2 en la figura 5D, que representan los dos pulsos de señal más elevados detectados, y los instantes en los que se detectaron las dos intensidades de señal más elevadas (t21 y t31 en la figura 5D).For the example of the transmission subsystem 12 described above in relation to Figure 5C, Figure 5D illustrates the operating properties of the complementary receiving subsystem 20. The receiving subsystem 20 is configured and operated so as to detect the directed beams emitted during the predetermined synchronization period tsY. At the end of the predetermined synchronization period tsY, the reception subsystem 20 operates so that it starts the timing sequence t0. The receiving subsystem 20 operates so as to detect the directed beams as described herein (as illustrated, by way of example, by the detected signal pulses DP1, DP2, DP3, DP4 in Figure 5D). However, the reception subsystem 20 also operates so as to determine the two maximum signal intensities of the directed beams detected, see reference characters DP3 and DP2 in Figure 5D, which represent the two highest signal pulses detected, and the instants at which the two highest signal intensities were detected (t21 and t31 in Figure 5D).
Los instantes de detección de la intensidad de señal permiten identificar las unidades de transmisión 14n particulares en el dispositivo robótico 100, es decir, las unidades de transmisión 143 y 142 en el ejemplo de la figura 5D. A continuación, el subsistema de recepción 20 opera además de modo que calcule la relación de amplitudes de estos pulsos de señal, p. ej., DP3/DP2, y utilice dicha relación de amplitudes calculada como un puntero a una tabla de consulta que identifica la orientación angular de las unidades de transmisión identificadas 143, 142, lo que a su vez establece el vector de traslación del dispositivo robótico 100.The instants for detecting the signal strength allow the identification of the particular transmission units 14n in the robotic device 100, that is, the transmission units 143 and 142 in the example of Figure 5D. Next, the reception subsystem 20 also operates so as to calculate the ratio of amplitudes of these signal pulses, e.g. eg, DP3 / DP2, and use said calculated amplitude ratio as a pointer to a lookup table that identifies the angular orientation of the identified transmission units 143, 142, which in turn establishes the translation vector of the robotic device 100
Aunque las unidades de transmisión 14n montadas en combinación con el dispositivo robótico 100 sean intercambiables, la ubicación específica de cada unidad de transmisión individual 14n en el dispositivo robótico 100 es una cantidad conocida. En función de la identificación de la unidad de transmisión 14n que emitió el haz dirigido detectado por el subsistema de recepción 20, el subsistema de recepción 20 puede ejecutar unos cálculos geométricos bastante simples, en función de la ubicación de la unidad de transmisión 14n identificada, para determinar el vector de traslación del dispositivo robótico 100.Although the transmission units 14n mounted in combination with the robotic device 100 are interchangeable, the specific location of each individual transmission unit 14n in the robotic device 100 is a known quantity. Depending on the identification of the transmission unit 14n that emitted the directed beam detected by the reception subsystem 20, the reception subsystem 20 can perform quite simple geometric calculations, depending on the location of the identified transmission unit 14n, to determine the translation vector of the robotic device 100.
Cuando el subsistema de recepción 20 funciona como la estación base, se requiere un medio para comunicar laWhen the reception subsystem 20 functions as the base station, a means is required to communicate the
señal de control al dispositivo robótico. En consecuencia, algunos ejemplos del subsistema de recepción 20 quecontrol signal to the robotic device. Consequently, some examples of the reception subsystem 20 which
opera como una estación base incluyen además una unidad de transmisión 32 (véase la figura 3). Una vez que el algoritmo de control de navegación implementado por el microprocesador 24 ha determinado la conducta prescrita a implementar por el dispositivo robótico 10, el microprocesador 24 opera de modo que seleccione del módulo deIt operates as a base station further including a transmission unit 32 (see Figure 3). Once the navigation control algorithm implemented by the microprocessor 24 has determined the prescribed behavior to be implemented by the robotic device 10, the microprocessor 24 operates so that it selects from the module of
memoria 28 la señal de control apropiada para implementar dicha conducta prescrita. A continuación, elmemory 28 the appropriate control signal to implement said prescribed behavior. Then the
microprocesador 24 opera de modo que active la unidad de transmisión 32 para comunicar (mediante su transmisión) la señal de control a la unidad de recepción 16 del dispositivo robótico 100, donde la conducta prescrita definida por la señal de control se implementa por medio de la unidad de microprocesamiento 135.The microprocessor 24 operates so that it activates the transmission unit 32 to communicate (through its transmission) the control signal to the reception unit 16 of the robotic device 100, where the prescribed behavior defined by the control signal is implemented by means of the microprocessing unit 135.
Aunque el dispositivo robótico 100 se describe (y representa en la figura 3) como que se configura de modo que incluya una unidad de recepción 16 dedicada para recibir señales de control, transmitidas por la unidad de transmisión 32 de la unidad de recepción 20, es preferible que el detector omnidireccional 128 (del sistema de detección de paredes virtuales) esté adaptado para detectar y procesar dichas señales de control. En aquellos ejemplos del sistema de control de navegación 10 donde la unidad de recepción 20 está integrada en combinación con el dispositivo robótico 10, no se requiere la unidad de transmisión 32. En lugar de esto, la unidad de recepción 20 del sistema de control de navegación 100 está acoplada eléctricamente a la unidad de microprocesamiento 135 (a través de un puerto de E/S) del dispositivo robótico 100, de modo que la unidad de recepción 20 pueda comunicar señales de control directamente a la unidad de microprocesamiento 135.Although the robotic device 100 is described (and depicted in FIG. 3) as being configured to include a dedicated receiving unit 16 for receiving control signals, transmitted by the transmitting unit 32 of the receiving unit 20, it is it is preferable that the omnidirectional detector 128 (of the virtual wall detection system) is adapted to detect and process said control signals. In those examples of the navigation control system 10 where the reception unit 20 is integrated in combination with the robotic device 10, the transmission unit 32 is not required. Instead, the reception unit 20 of the control system of Navigation 100 is electrically coupled to the microprocessing unit 135 (through an I / O port) of the robotic device 100, so that the receiving unit 20 can communicate control signals directly to the microprocessing unit 135.
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Tal como se expone anteriormente, en los ejemplos del sistema de control de navegación 10, el subsistema de recepción 20 funciona como la estación base, es decir, la configuración de unidad de pared, y el subsistema de transmisión 12 está integrado en combinación con el dispositivo robótico 100. Un ejemplo preferido, que es ilustrativo de las características y funcionalidad del sistema de control de navegación 10 de acuerdo con la presente invención, se ilustra a modo de ejemplo en las figuras 6A-6C.As discussed above, in the examples of the navigation control system 10, the reception subsystem 20 functions as the base station, that is, the wall unit configuration, and the transmission subsystem 12 is integrated in combination with the robotic device 100. A preferred example, which is illustrative of the features and functionality of the navigation control system 10 according to the present invention, is illustrated by way of example in Figures 6A-6C.
La figura 6A representa un dispositivo robótico 100 que opera en un área de trabajo definida WA, delimitada por las paredes W. Una unidad de pared virtual VWU está situada en la única entrada al área de trabajo WA y opera de modo que emita un haz de confinamiento CB, que confina el dispositivo robótico 100 a operaciones dentro del área de trabajo WA.Figure 6A depicts a robotic device 100 that operates in a defined work area WA, delimited by the walls W. A virtual wall unit VWU is located at the only entrance to the work area WA and operates so as to emit a beam of CB confinement, which confines the robotic device 100 to operations within the WA work area.
El subsistema de transmisión 12 del ejemplo ilustrado del sistema de control de navegación 10 está integrado en combinación con el dispositivo robótico 100 y comprende un conjunto de unidades de transmisión 1 4n (ocho (8) para la realización descrita, de modo que N es igual a los enteros 1-8) que operan de modo que generen un conjunto de haces dirigidos DBn correspondiente (donde N es igual a los enteros 1-8), tal como se ilustra en la figura 5B (en la figura 5B solo se ilustran dos haces dirigidos DB3, DB4). Los caracteres de referencia BA1 - BA8 identifican los ejes de propagación de los haces dirigidos DBn emitidos por las unidades de transmisión 141 - 148, respectivamente. Cada unidad de transmisión 14n se configura y opera de modo que emita un haz dirigido DBn que tiene un patrón de emisión 0n predeterminado, centrado en torno al eje del haz BAn correspondiente. Para el ejemplo ilustrado, el patrón de emisión 0n de cada haz dirigido DBn es de aproximadamente 100°.The transmission subsystem 12 of the illustrated example of the navigation control system 10 is integrated in combination with the robotic device 100 and comprises a set of transmission units 1 4n (eight (8) for the described embodiment, so that N is equal to the integers 1-8) that operate so that they generate a set of directed beams DBn (where N is equal to the integers 1-8), as illustrated in Figure 5B (in Figure 5B only two are illustrated directed beams DB3, DB4). The reference characters BA1 - BA8 identify the propagation axes of the directed beams DBn emitted by the transmission units 141-148, respectively. Each transmission unit 14n is configured and operated so that it emits a directed beam DBn having a predetermined emission pattern 0n, centered around the axis of the corresponding BAn beam. For the illustrated example, the emission pattern 0n of each directed beam DBn is approximately 100 °.
Preferentemente, el patrón de emisión 0n predeterminado de los haces dirigidos DBn está correlacionado con el número de unidades de transmisión 14n, de modo que el subsistema de transmisión 12 del sistema de control de navegación 10 emule a una fuente de transmisión omnidireccional. Una fuente de transmisión omnidireccional es necesaria para garantizar que el subsistema de recepción 20 detecta uno o más haces dirigidos DBn, ya que la posición y orientación del dispositivo robótico 100 en el área de trabajo definida (p. ej., en términos de su movimiento hacia delante FM), con respecto a la estación de recepción 20, es una variable desconocida en cualquier instante particular. Preferentemente, los patrones de emisión 0n de los haces dirigidos DBn se superponen.Preferably, the predetermined emission pattern 0n of the directed beams DBn is correlated with the number of transmission units 14n, so that the transmission subsystem 12 of the navigation control system 10 emulates an omnidirectional transmission source. An omnidirectional transmission source is necessary to ensure that the receiving subsystem 20 detects one or more directed beams DBn, since the position and orientation of the robotic device 100 in the defined work area (e.g., in terms of its movement forward FM), with respect to reception station 20, is an unknown variable at any particular time. Preferably, the emission patterns 0n of the directed beams DBn overlap.
Tal como muestra un examen de las figuras 6A, 6B (y en particular de la figura 6B), los haces dirigidos DB3, DB4 emitidos por las unidades de transmisión 143, 144, respectivamente, serán detectados por las unidades de detección 301, 302, 303 del subsistema de recepción 20. Las unidades de detección 301, 302, 303 operan de modo que detecten un parámetro representativo de las intensidades de señal relativas de los haces detectados DB3, DB4, p. ej., V1, V2, V3, respectivamente (tal como se expone anteriormente, cada unidad de detección 30n opera de modo que promedie las intensidades de señal cuando se detectan de manera simultánea dos haces dirigidos).As an examination of Figures 6A, 6B (and in particular of Figure 6B) shows, the directed beams DB3, DB4 emitted by the transmission units 143, 144, respectively, will be detected by the detection units 301, 302, 303 of the receiving subsystem 20. The detection units 301, 302, 303 operate so as to detect a parameter representative of the relative signal strengths of the detected beams DB3, DB4, p. eg, V1, V2, V3, respectively (as discussed above, each detection unit 30n operates so that it averages the signal intensities when two directed beams are detected simultaneously).
El subsistema de recepción 20 opera de modo que implemente el algoritmo de procesamiento de señales para calcular el rumbo y la distancia absolutos entre el subsistema de recepción 20 y el dispositivo robótico 100. A continuación, el subsistema de recepción 20 implementa el algoritmo de control de navegación para correlacionar el rumbo y la distancia calculados con una de las celdas que comprenden el mapa reticulado del área de trabajo definida WA almacenada en el módulo de memoria 28, y añade dicha celda al historial de posiciones del dispositivo robótico 100 para actualizar el historial de posiciones. A continuación, el subsistema de recepción 20 opera, conforme al algoritmo de control de navegación, de modo que determine si hay un evento de activación predeterminado asociado con este historial de posiciones actualizado. Si lo hay, el subsistema de recepción 20 opera de modo que seleccione la señal de control apropiada, según determina el algoritmo de control de navegación, y transmite dicha señal de control a la unidad de recepción 16 del dispositivo robótico 100 utilizando el sistema de transmisión 32 (véase la figura 3). La unidad de microprocesamiento 135 del dispositivo robótico 100 opera en respuesta a la recepción de la señal de control por medio del detector omnidireccional 128, para implementar la conducta prescrita, p. ej., una o más de las maniobras básicas y/o de los modos de comportamiento descritos a modo de ejemplo en la presente, especificada por la señal de control.The reception subsystem 20 operates so as to implement the signal processing algorithm to calculate the absolute heading and distance between the reception subsystem 20 and the robotic device 100. Next, the reception subsystem 20 implements the control algorithm of navigation to correlate the calculated heading and distance with one of the cells comprising the crosslinked map of the defined work area WA stored in the memory module 28, and add said cell to the position history of the robotic device 100 to update the history of positions. Next, the reception subsystem 20 operates, according to the navigation control algorithm, so as to determine if there is a predetermined activation event associated with this updated position history. If there is, the reception subsystem 20 operates so that it selects the appropriate control signal, as determined by the navigation control algorithm, and transmits said control signal to the reception unit 16 of the robotic device 100 using the transmission system 32 (see figure 3). The microprocessing unit 135 of the robotic device 100 operates in response to the reception of the control signal by means of the omnidirectional detector 128, to implement the prescribed behavior, e.g. eg, one or more of the basic maneuvers and / or the behavior modes described by way of example herein, specified by the control signal.
En la figura 7, se ilustra una implementación, a modo de ejemplo, del sistema de control de navegación 10’ de acuerdo con la presente invención, donde el subsistema de transmisión 12 funciona como una estación base y el subsistema de recepción 20 está integrado en combinación con el dispositivo robótico 100. El subsistema de transmisión 12 comprende un conjunto distribuido de unidades de transmisión 14n situadas de modo que estén en contacto con las paredes W del área de trabajo definida. Tal como se ilustra en la figura 7, el subsistema de transmisión 12 comprende una primera unidad de transmisión 141, una segunda unidad de transmisión 142 y una tercera unidad de transmisión 143 situadas en contacto firme con las paredes W adyacentes, respectivamente.In Fig. 7, an example implementation of the navigation control system 10 'according to the present invention is illustrated, where the transmission subsystem 12 functions as a base station and the reception subsystem 20 is integrated into combination with the robotic device 100. The transmission subsystem 12 comprises a distributed set of transmission units 14n positioned so that they are in contact with the walls W of the defined work area. As illustrated in Figure 7, the transmission subsystem 12 comprises a first transmission unit 141, a second transmission unit 142 and a third transmission unit 143 located in firm contact with the adjacent walls W, respectively.
Cada unidad de transmisión 14n que comprende este conjunto distribuido se configura y opera de modo que emita un haz dirigido que tiene un patrón de emisión 0n predeterminado a lo largo de un eje de haz DBn predeterminado (DB1, DB2 y DB3 en la figura 7 definen los ejes de haz predeterminados para las unidades de transmisión distribuidas 141, 142, 143, respectivamente) a una única frecuencia operativa, preferentemente en el rango infrarrojo de frecuencias y preferentemente modulada, tal como se describe en la presente. Preferentemente, cada unidad de transmisión 141, 142, 143 se configura y opera de modo que genere un patrón de emisión de haz 0n predeterminadoEach transmission unit 14n comprising this distributed set is configured and operated so as to emit a directed beam having a predetermined emission pattern 0n along a predetermined beam axis DBn (DB1, DB2 and DB3 in Figure 7 define the predetermined beam axes for distributed transmission units 141, 142, 143, respectively) at a single operating frequency, preferably in the infrared frequency range and preferably modulated, as described herein. Preferably, each transmission unit 141, 142, 143 is configured and operated so as to generate a predetermined 0n beam emission pattern
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que cubre de manera eficaz el área de trabajo definida WA, es decir, 0n es aproximadamente 180° para el subsistema de transmisión distribuido 12 representado en la figura 7.which effectively covers the defined work area WA, that is, 0n is approximately 180 ° for the distributed transmission subsystem 12 shown in Figure 7.
El subsistema de recepción 20 del sistema de control de navegación 10’ comprende preferentemente una sola unidad de detección omnidireccional 30, la cual puede ser del tipo descrito en la solicitud de patente de EE. UU. pendiente de resolución y de propiedad conjunta con n.° de serie 10/056.804, presentada el 24 de enero de 2002, titulada METHOD AND SYSTEM FOR ROBOT LOCALIZATION AND CONFINEMENT (el sistema de paredes virtuales se describe de manera resumida en la presente). La unidad de detección omnidireccional 30 se configura y opera de modo que explore las frecuencias operativas únicas utilizadas por las unidades de transmisión distribuidas 141, 142, 143.The reception subsystem 20 of the navigation control system 10 ′ preferably comprises a single omnidirectional detection unit 30, which may be of the type described in the US patent application. UU. pending resolution and joint ownership with serial number 10 / 056.804, filed on January 24, 2002, entitled METHOD AND SYSTEM FOR ROBOT LOCALIZATION AND CONFINEMENT (the virtual wall system is described in a summary way here). The omnidirectional detection unit 30 is configured and operated so as to explore the unique operating frequencies used by the distributed transmission units 141, 142, 143.
La unidad de detección omnidireccional 30 opera de modo que detecte los haces dirigidos DB1, DB2, DB3 emitidos por las unidades de transmisión distribuidas 141, 142, 143. El subsistema de recepción se configura y opera de modo que procese las señales del haz dirigido detectado para determinar la posición absoluta del dispositivo robótico 100 dentro del área de trabajo definida WA. Esta posición absoluta se define en términos de una celda del mapa reticulado del área de trabajo definida WA. Una secuencia de posiciones absolutas, determinada tal como se describe anteriormente, identifica una secuencia de celdas que define el historial de posiciones del dispositivo robótico 100.The omnidirectional detection unit 30 operates so as to detect the directed beams DB1, DB2, DB3 emitted by the distributed transmission units 141, 142, 143. The receiving subsystem is configured and operated so as to process the signals from the detected directed beam to determine the absolute position of the robotic device 100 within the defined work area WA. This absolute position is defined in terms of a reticulated map cell of the defined WA work area. A sequence of absolute positions, determined as described above, identifies a sequence of cells that defines the position history of the robotic device 100.
El subsistema de recepción 20 opera tal como se describe anteriormente para utilizar un algoritmo de control de navegación, con el fin de determinar si se ha producido un evento de activación en el historial de posiciones, y si se ha producido un evento de activación, el subsistema de recepción 20 opera de modo que comunique la señal de control asociada con el evento de activación/el algoritmo de control de navegación al dispositivo robótico 100. El dispositivo robótico 100 opera, en respuesta a la señal de control comunicada, de modo que implemente la conducta prescrita especificada por la señal de control.The reception subsystem 20 operates as described above to use a navigation control algorithm, in order to determine if an activation event has occurred in the position history, and if an activation event has occurred, the Receive subsystem 20 operates so that it communicates the control signal associated with the activation event / navigation control algorithm to the robotic device 100. The robotic device 100 operates, in response to the communicated control signal, so that it implements the prescribed behavior specified by the control signal.
Según los principios anteriores se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones de la presente invención. El sistema de control de navegación 10 se ha descrito anteriormente como que determina y utiliza la posición instantánea (o una secuencia de posiciones instantáneas) de un dispositivo robótico como un parámetro de control para alterar directamente al actividad de movimiento del dispositivo robótico. Alguien experto en la técnica apreciará que el sistema de control de navegación se puede utilizar con otros fines. Por ejemplo, el sistema de control de navegación se puede utilizar para corregir errores en la actividad de movimiento de dispositivos robóticos que dependen de la navegación por estima. Por lo tanto se debe sobreentender que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la presente invención se puede llevar a la práctica de un modo diferente al descrito de manera específica en la presente.According to the above principles, various modifications and variations of the present invention can be made. The navigation control system 10 has been described above as determining and using the instantaneous position (or a sequence of instantaneous positions) of a robotic device as a control parameter to directly alter the movement activity of the robotic device. Someone skilled in the art will appreciate that the navigation control system can be used for other purposes. For example, the navigation control system can be used to correct errors in the movement activity of robotic devices that depend on navigation by estimate. Therefore, it should be understood that, within the scope of the appended claims, the present invention can be practiced in a manner different from that specifically described herein.
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